DE2400587A1

DE2400587A1 - Verfahren zum aufbringen von duennfilmbelaegen auf langgestreckte traeger bzw. einrichtung zur ausfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2400587A1
Application number: DE2400587A
Authority: DE
Inventors: Manfred Rudolf Kuehnle
Original assignee: Coulter Information Systems Inc
Current assignee: Coulter Information Systems Inc
Priority date: 1973-01-12
Filing date: 1974-01-07
Publication date: 1974-07-18
Also published as: CH597622A5; JPS5747267B2; ATA9674A; CA1018475A; IL43966A; GB1461921A; US3884787A; BE809464A; LU69122A1; JPS49104972A; FR2322667A1; DD109035A5; IL43966A0; FR2322667B1; IT1002650B; AT341335B; NL7317670A; SE392919B

Description

PATENTANWÄLTE DR.-PHIL. G. NICKtL - DTi.-jNG. J. DORNER

8 MÜNCHEN 15

LANDWEHRSTR. 35 · POSTFACH 104

TEL. (08 Ii) 55 5719

München, den 27. Dezember 1973 Anwaltsaktenz.: 181 - Pat. 6

Coulter Information Systems, Inc., 7 De Angelo Drive, Bedford, Massachusetts, Vereinigte Staaten von Amerika

Verfahren zum Aufbringen von Dünnfilmbelägen auf langgestreckte Träger bzw. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens.

Die Erfindung betrifft allgemein die Beschichtung von Trägern, beispielsweise von flexiblen Kunststoffilmen oder -Folien, welche in Stücken großer Länge vorliegen, wobei der Träger durch ein Gefäß oder eine Kammer bewegt wird, in welcher eine Beschichtung nach einem bestimmten Verfahren, insbesondere eine Plasmadampfbeschichtung oder ein Sputtern, durchgeführt wird und insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Beschichtung solcher Träger in einer Inertgasatmosphäre durch Beschichtung vermittels eines elektrisch erzeugten Plasmadampfes, d. h. nach dem Sputterverfahren oder Glimmlicht-Besohichtungsverfahren.

Viele gegenwärtig verwendete Konstruktionen enthalten dünne Filme oder Gegenstände, welche mit einem oder mit mehreren Stoffen gleichförmig beschichtet worden sind, dessen bzw. deren Eigenschaften wesentlich von denjenigen der beschichteten Gegenstände oder Körper abweichen. Der zu beschichtende Gegenstand wird im

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allgemeinen als Träger oder Substrat bezeichnet und die Beschichtung erfolgt nach einem der hierzu allgemein verwendeten, verschiedenen Verfahren. Zu beschichtende Gegenstände sind beispielsweise photographisohe Filme, Papier, optische Gegenstände, andere photoempfindliche Gegenstände oder Aufbauten, dekorative Gegenstände und dergleichen.

Die Verfahren, nach denen die Beläge im allgemeinen auf Träger aufgebracht werden, sind das Vakuumaufdampfen und Plasmadampf-Beschiohtungstechniken. Diese Verfahren werden innerhalb eines dioht abgeschlossenen Behälters ausgeführt, dessen Innenatmosphäre gegenüber der freien Umgebung geändert wird, indem entweder der Behälter zur Erzielung eines Vakuums ausgepumpt wird, indem andere Gase als Behandlungsatmosphäre eingeführt werden und dergleichen.

Für Einrichtungen zur Beschichtung von Trägern entsprechend den zuvor angegebenen Verfahren sind zwei grundsätzliche Konstruktionen bekannt:

1) Bei einer Konstruktion ist ein Gefäß oder Behälter vorgesehen, der ein oder mehrere Trägerstüoke aufnimmt, derart, daß chargenweise beschichtet wird und

2) bei der anderen Konstruktion ist ein Behälter oder Gefäß vorgesehen, welches einen Einlaß und einen Auslaß aufweist, durch welohe ein Längenstück eines Trägers kontinuierlich hindurchgeführt werden kann.

Der gemäß der erstgenannten Konstruktion verwendete Behälter bildet eine abgeschlossene Kammer, in welcher die Bedingungen für die Plasmadampfbeschichtung für jede Charge von Trägern, welohe in den Behälter eingebracht werden, von neuem hergestellt werden müssen.

Im zweiten Falle können die für die Plasmadampfbeschichtung oder für das Sputtern notwendigen Bedingungen aufreoht erhalten werden,

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während sich das Trägerband durch den Behälter oder das Gefäß bewegt. Um den im allgemeinen angestrebten, hohen Grad von Gleichförmigkeit zu erzielen, ist es jedoch notwendig, die Ablagerungsgeschwindigkeit und die Temperaturgradienten längs des Bewegungsweges des Trägers oder Trägerbandes zu überwachen. Diese Daten benötigt «an, um die Ablagerungsgeschwindigkeit und die Temperaturgradienten regulieren zu können, damit Veränderungen in der Ablagerungsgeschwindigkeit und der morphologischen Struktur der Beläge kompensiert werden können, welche sich sonst ständig verändern würden, nachdem der Träger den Bereich der Kathode oder Auftreffelektrode nur einmal durchläuft. Hierdurch entstehen beträchtliche Schwierigkeiten.

Es sind jedoch auch noch andere Ursaohen für eine Ungleichförmigkeit des abgelagerten Dünnfilms vorhanden. Ein Grund sind Schwankungen des körperlichen Abstandes zwischen dem Träger und der Auftreffelektrode oder Kathode und ein weiterer Grund sind Verschiebungen der Plasmawolke. Die Veränderungen des Abstandes zwischen Träger und Auftreffelektrode können daduroh verursacht sein, daß man den Träger nicht vollständig flach halten kann, während er sich im Plasma befindet, beispielsweise, wenn der Träger über Räder, Walzen oder Trommeln geführt ist, welche nioht ganz konzentrisch gelagert sind. Trägerkörper, welche fein und flexibel sind, neigen zur Verwerfung und Blasenbildung. Eine Verschiebung der Plasmawolke kann in Verschiebungen der Stromdichteverteilung längs des Weges des Trägers bei der Bewegung durch das Behandlungsgefäß verursacht sein. Ein ungleichförmiger Verbrauch des Auftref!elektrodenmaterial ist im allgemeinen die Ursache für diese Erscheinung, da der Strom die Wege niedrigsten Widerstandes im Plasma zwischen Auftreffelektrode und der Halterung für den Träger aufsuoht.

Nun ist es aber wesentlich, daß praktisch eine absolute Gleichförmigkeit der Beschichtung aufrecht erhalten wird, da Veränderungen in der Stärke der abgelagerten Schicht den betreffenden Gegenstand unbrauchbar machen können.

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Außerdem sind Änderungen der Temperatur in dem gesamten Druckgefäß oder Druckbehälter oder in einem örtlich begrenzten Bereich des Trägers von beträchtlichem Einfluß sowohl auf die örtliohe Ablagerungsgeschwindigkeit als auch auf die morphologische Struktur in diesem Bereich. Beispielsweise kann man eine amorphe Materialablagerung in einem Bereioh mit etwa 2,5 cm Durchmesser antreffen, welohe von wahrnehmbaren Kristallen umgeben ist, die in denjenigen Bereichen gewachsen sind, in welchen der Träger ungenügend gekühlt worden ist. Auch Aufwerfungen oder Beulen in dem Träger führen zu solchen Erscheinungen.

Die Durchsatzgeschwindigkeit in einer Sputtereinrichtung oder Plasmadampf-Beschichtungsanlage hängt von der Größe der Auftreffelektrode oder Kathode, von der Ablagerungsgeschwindigkeit und von der gewünschten, zu erzielenden Besohichtungsdicke ab, wodurch wiederum die Arbeitsgeschwindigkeit oder die Behandlungsdauer des Trägers bestimmt werden. Bei bekannten Einrichtungen werden oft außerordentlich lange Auftreffelektroden verwendet, um den Träger möglichst lange der Beschichtungsbehandlung auszusetzen, während er an der Auftreffelektrode vorbeiwandert. In dieser Weise wird in erster Linie bei der Aufbringung von Dünnfilmschiohten auf lange Bänder eines Trägermaterials verfahren, beispielsweise beim Herstellen von Kondensatoren, Hierbei werden dünne Metallschichten oder Metallteilen auf einem bandartigen Kunststoffträger abgelagert. Das Verfahren arbeitet fehlerhaft, da es außerordentlich schwierig ist, die erwähnten Eigenschaften konstant zu halten. Mit Hilfe der langen Auftreffelektrode versucht man daher, eine genügend starke Schicht in einem Durchgang des Trägers durch das Behandlungsgefäß zu erzielen. Die Durchsatzgeschwindigkeit ist trotzdem sehr gering. Eine Erhöhung der Durchsatzgeschwindigkeit bedingt eine Verschlechterung der Gleichförmigkeit und nachdem eine bestimmte Ablagerungsgeschwindigkeit durch die Stromdichten vorgegeben ist, erzielt man auch nur dünnere Beläge.

Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, Dünnfilmbeläge auf langgestreckte Träger in der Weise aufbringen zu können, daß bei ho-

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her Durchsatzgeschwindigkeit oder Durchlauigeschwindigkeit ausreichende Schichtdicken erhalten werden und eine hohe Gleichförmigkeit des aufgebrachten Belages oder der aufgebrachten Schicht erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß duroh ein Verfahren zum Aufbringen von Dünnfilmbelägen auf langgestreckte Träger vermittels Plasmadampfbeschichtung in einer Druckkammer in der Weise gelöst, daß der Träger längs eines bestimmten Weges durch die Druckkammer geführt und nur mit einer Oberfläche einem Plasmadampf ausgesetzt wird, wobei jedoch zwischen Anfang und Ende des Weges wiederholt eine Pläsmadampfbehandlung erfolgt.

Durch die Erfindung wird auch eine Einrichtung zur Ausführung eines solchen Verfahrens vorgeschlagen, welche durch eine Vorratshaltevorrichtung für den zu beschichtenden Träger sowie eine Aufnahmevorrichtung für den beschichteten Träger, ferner duroh einen Druckbehälter, in welchem die für die Plasmadampfbeschichtung notwendigen Bedingungen erzeugbar sind und durch in dem Druckbehälter angeordnete Führungseinrichtung zur Führung des Trägers von der Vorratshaltevorrichtung zur Aufnahmevorrichtung auf dem genannten Weg, auf welchem der Träger in seiner Längsrichtung wandert, derart, daß er mit einer Oberfläche auf diesem Wege wiederholt den Plasmadampf-Besohiohtungsbedingungen ausgesetzt wird, gekennzeichnet ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachfolgend unter Hinweis auf besondere Vorteile unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser stellen dar:

Figur 1 eine schematische Seitenansicht einer Einrichtung zur Durchführung des hier vorgeschlagenen Verfahrens zum Aufbringen von Dünnfilmbelägen auf langgestreckte Träger,

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Figur 2 eine stark vereinfachte, sohematisohe Darstellung einer Einrichtung zum kontinuierlichen Aufbringen eines Dünnfilmbelages auf einen langgestreckten Träger,

Figur 5 eine schematisohe Sohnittansicht duroh eine Einrichtung zur chargenweisen Beschichtung langgestreckter Träger in der hier vorgeschlagenen Art und Weise,

Figur h einen schematisohen Badialsohnitt duroh eine Besohiohtungseinriohtung entsprechend der in Figur 3 angedeuteten Sohnittebene k-h_t

Figur 5 in übertriebenem Maßstab eine Teil-Schnittansicht des Randes der Trommel einer Besohichtungseinriohtung entsprechend der in Figur 3 angedeuteten Schnittlinie 5-5»

Figur 6 eine stark schematisierte Darstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise einer Einrichtung nach den Figuren 3 und k,

Figur 7 eine ähnliche Abbildung wie Figur 3 von einer abgewandelten Ausführungsform, bei welcher die Notwendigkeit einer Axialverschiebung der einzelnen Windungen auf der Trommel vermieden ist,

Figmr 8 «inen Kadialsohnitt durch die Einrichtung gemäß Figur 7 und

Figur 9 eine Figur 6 entsprechende, schematisohe Darstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise einer Einrichtung naoh den Figuren 7 und 8.

Zu Beginn seien für die folgenden Betrachtungen sowie die Beschreibung verschiedene Definitionen gegeben. Der Ausdruck "Dünnfilm* soll hier eine Schicht irgend eines Werkstoffes, Beispielsweise eines Halbleiters oder eines ohmisch leitenden Materials beZeichnern, weIohe auf eime Oberfläche aufgebracht ist und eine

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Dicke in der GröOenordnung von mehreren tausend Angstrom aufweist. Die hier vorgeschlagenen Verfahren und Einrichtungen ermöglichen das Aufbringen von Dünnfilmsohichten oder Dünnfilmbelägen, deren Dicken noch kleinere Bruchteile eines Mikrons sind.

Der Ausdruck "photographischer Film" soll einen fertigen Gegenstand bezeichnen, welcher eine Basis oder einen Trägerkörper aus einem Kunststoff, beispielsweise in Form von folienartigem oder blattartigem Material, aufweist, welcher eine Emulsionsschicht oder dergleichen trägt. Das Wort Film für sich allein, ohne ein modifizierendes Beiwort, welches im allgemeinen Sprachgebrauch dünne Beläge oder dünne Gegenstände bezeichnet, soll zur Vermeidung von Verwechslungen hier nicht verwendet werden. Der in der hier vorgeschlagenen Art und Weise und mit der hier angegebenen Einrichtung zu beschichtende Träger kann als Kunststoffilm bezeichnet werden, da er vorzugsweise eine Dicke in der Größenordnung von 0,125 mm aufweist, doch sei für ein solches Substrat hier der Ausdruck "Trägerkörper" oder "Träger" verwendet.

Zuvor wurde ein flexibler Kunststoffilm erwähnt, um ein Beispiel für die Art von Trägerkörpern zu geben, welche in der hier angegebenen Art und Weise zu behandeln sind. Eine Beschränkung soll hierdurch jedoch nioht zum Ausdruck gebracht sein.

Als Plasma wird hier ein ionisiertes Gas bezeichnet, das in einem Gleichspannungsfeld oder einem Hochfrequenz!eld erzeugt wird, um Atome eines bestimmten Werkstoffs von einer Auftreffelektrode aus auf einen Träger oder ein Substrat aufzusputtern.

Bei den Plasmadampf-Beschichtungsverfahren, welche auch als Glimmlicht-Beschichtungsverfahren oder als Sputterverfahren bezeichnet werden können, wird im allgemeinen ein dicht abgeschlossener Behälter oder ein Gefäß evakuiert und dann mit einem Edelgas, beispielsweise mit Argon gefüllt. In dem Gefäß oder Behälter befindet sich eine Kathode oder Auftreffelektrode, die aus dem abzulagernden Material besteht, sowie eine Halterung für den Trä-

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ger oder das Substrat, wobei zwischen die Kathode und die Halterung für den Träger eine hohe Gleich- oder Wechselspannung zur Erzeugung eines Gleichspannungsfeldes oder eines Hochfrequenzfeldes angelegt wird. Der Behälter oder das Gefäß kann aus rostfreies Stahl oder hitzebeständigem Glas gefertigt sein, so daß eine Reaktion »it de« aufzusputternden Werkstoff oder dem Träger ausgeschlossen wird. Die Auftreffelektrode oder die Kathode besteht im allgemeinen aus einer Scheibe, welche auf einen Kathodenhalter oder Auftreffelektrodenhalter sorgfältig aufgelötet oder in anderer Weise an diesem Bauteil befestigt ist, welches seinerseits durch ein geeignetes Kühlmittel, etwa mit Wasser, gekühlt wird, um eine konstante Temperatur aufrecht zu erhalten. Zur Temperaturregelung werden verschiedene Einrichtungen verwendet. Weitere Bestandteile gebräuchlicher Anlagen sind Hochspannungsleitungen zum Einführen entweder einer Wechselstromleistung oder einer Gleichstromleistung von einer entsprechenden Energiequelle außerhalb des Behälters oder Gefäßes zu der Auftreffelektrode. Die Spannungen liegen größenordnungsmäßig im Bereich von Kilovolt. Die Halterung für den Träger liegt der Auftreffelektrode gegenüber und ist auch gekühlt, um die Temperatur dieser Halterung beizubehalten, wobei diese Temperatur von derjenigen der Kathode verschieden sein kann. Die Halterung für den Träger oder das Substrat besitzt im allgemeinen eigene elektrische Anschlüsse und kann normalerweise eingestellt werden, um den Abstand zwischen Auftreffelektrode und Substrat zu verändern, damit ein allmähliches Dünnerwerden der Auftreffelektrode kompensiert werden kann oder damit die Ablagerungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Abstand verändert wird.

Da das elektrische Feld entweder ein Gleichspannungsfeld oder ein Wechselspannungsfeld sein kann, ist ein Beschichten entweder mit einem einzigen Werkstoff oder mit zusammengesetzten Werkstoffen oder Verbindungswerkstoffen möglich. Ein Sputtern mit Gleichspannung wendet man normalerweise an, wenn Auftreffelektroden aus einem einzigen, leitfähigen Werkstoff vorliegen, während das

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Ablagern zusammengesetzter Materialien oder Verbindungen, welche aus drei oder vier Elementen bestehen, ein Hochfrequenz-Sputtern erforderlich macht.

Sind die Dampfdrücke der einzelnen Elemente der zusammengesetzten Auftreffelektrode wesentlich voneinander verschieden, so kann das Element mit dem höchsten Dampfdruck gasförmig eingeführt werden. Dies führt zu einer Reaktion der von der Auftreffelektrode in Richtung auf das Substrat oder den Träger fliegenden Atome mit dem eingeführten Gas während des Fluges, so daß als Oberflächenbelag eine Ablagerung im stöchiometrisch richtigen Verhältnis der Verbindung erfolgt. Dieses Verfahren wird als reaktives Sputtern bezeichnet.

Durch das vorhandene starke elektrische Feld wird das Inertgas ionisiert, wodurch Ionen entstehen, welche in der Lage sind, aus der Auftreffelektrode Atome herauszuschlagen. Zusätzlich werden durch Hitze Sekundärionen erzeugt, welche ohne praktischen Wert sind. Die herausgeschlagenen Atome der Auftreffelektrode fliegen in Riohtung auf den Träger und lagern sich dort ab. Bei dem Verfahren finden vielfältige Zusammenstöße und verwickelte physikalische Vorgänge statt, doch ist das Ergebnis jedenfalls eine Ablagerung des Metalls oder eines anderen Stoffes, aus welchem die Auftreffelektrode besteht, auf dem Träger oder dem Substrat. Kuhleinrichtungen dienen zur Verdrängung von Effekten aufgrund von Sekundärelektronen.

Beim Vakuumaufdampfen wird eine Volke von Atomen thermisch oder mittels einer Elektronenkanone innerhalb einer Vakuumkammer erzeugt und die Volke der Atome kondensiert auf allen Flächen innerhalb der Kammer einschließlich der freiliegenden Oberfläche des Trägers. Normalerweise dienen Kühleinrichtungen dazu, die Temperatur des Trägers in denjenigen Grenzen zu halten, innerhalb welchen noch eine Stabilität des Trägers sichergestellt ist.

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In Figur 1 ist schematisch und stark vereinfacht eine Einrichtung zum chargenweisen Herstellen von Dünnfilmbelägen dargestellt, wobei- diese Einrichtung allgemein mit der Bezugszahl.IO bezeichnet ist. An einer Basis Ik₁ welohe an dem Untergrund 16 befestigt ist, ist ein Druckbehälter 12 gehaltert. Verschiedene mechanische, elektrische und flüssigkeitsmäßige Anschlüsse und Verbindungen führen in das Innere des Druckbehälters 12 und dienen den nachfolgend angegebenen Zwecken. Das Vorhandensein dieser Anschlüsse oder Verbindungen ist durch ein ringartiges Gehäuse 18 deutlich gemacht, welches sich im mittleren Bereich des Druckbehälters 12 um diesen erstreckt und zur Befestigung und zum Sohutz der verschiedenen Anschlüsse oder Verbindungen dient. Schematisch sind zwei Gehäuseansohlüsse 20 und 22, welche aus dem Gehäuse 18 austreten und ein Anschluß 2k zeigt, der sich am Ende des Druckbehälters 12 befindet. Leitungen, Röhren oder Sohläuche oder Kabel für die verschiedenen Anschlußverbindungen innerhalb des Druckbehälters 12 sind allgemein mit der Bezugszahl 26 bezeichnet.

Der Druckbehälter 12 ist aus einem gegen Angriffe widerstandsfähigen Werkstoff gefertigt und besitzt einen Aufbau und eine Konstruktion, welche starke Unterdrücke innerhalb des Behälters aufzunehmen gestatten. Der Druckbehälter kann aus rostfreiem Stahl, aus hitzebeständigem Glas oder aus anderen Werkstoffen mit derartigen Eigenschaften hergestellt sein.

Da die Einrichtung 10 in erster Linie für chargenweisee Beschichten bestimmt ist, sind sowohl eine Vorratshaltevorrichtung als auch eine Aufnahmevorrichtung für den bereits beschichteten Träger im Inneren des Druckbehälters 12 angeordnet. Dieser muß also von Zeit zu Zeit geöffnet werden, um den beschichteten Träger herauszunehmen und die Vorratshaltevorrichtung mit einem neuen

zu Vorrat an unbeschichtetem Träger/versehen. Das mit Bezug auf die in Figur 1 gezeigte Lage links liegende Ende des Druckbehälters 12 ist mit einem Flansch 28 versehen, der mit einem entfernbaren Deckel 30 zusammenwirkt und mit diesem einen druckdichten Ab-

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Schluß bildet. Rasch abnehmbare Spannvorrichtungen können zum Zusammenspannen von Flansch und Deckel verwendet werden.

Innerhalb des Druckbehälters 12 befindet sich eine umlaufende Trommel, welche normalerweise von einer Antriebsquelle außerhalb des Druckbehälters in Umdrehung versetzt wird. Der mit 32 bezeichnete Anlagenteil enthält einen Wagen Jk, der auf Rollen 35 läuft, die sich gegen den Untergrund 16 abstützen, so daß der gesamte Wagen nach links oder nach rechts bewegt werden kann. Ein Motor 36, welcher mit der in Figur 1 nicht dargestellten Trommel gekuppelt ist, befindet sich auf dem Wagen 3k und steht mit der Trommel über eine ebenfalls in Figur 1 nicht gezeigte Hohlwelle in Verbindung, welche durch das Gehäuse 38 hindurchgeführt ist. Das Gehäuse 38 ist mit dem Deckel 30 verbunden und enthält wieder Leitungen, elektrische Verbindungen, Steuerleitungen und dergleichen. Ist der Deckel 30 von dem Flansch 28 gelöst worden, so kann der Deckel 30 zusammen mit dem Gehäuse 38, der im Innern des Druckbehälters 12 befindlichen Trommel und zugehörigen Einrichtungen nach links verfahren werden, so daß die Trommel aus dem Druckbehälter 12 herausgezogen wird.

Eine Konsole 40 kann Regel- und Steuerinstrumente sowie Schalttafeln enthalten. Bei 42 sind schematisch elektrische Anschlüsse oder Verbindungsleitungen gezeigt, weiche durch das Gehäuse 38 hindurchgeführt sind und zu der Trommel oder zu anderen Stellen im Inneren des Druckbehälters 12 verlaufen.

In Figur 1 und auch in den folgenden Zeichnungsfiguren sind verschiedene Anschlüsse und Leitungen gezeigt, welche von dem Druckbehälter 12 nach der Seite oder radial austreten. Es handelt sich dabei um elektrische Leitungen, Schläuche oder Rohrleitungen, mechanische Verbindungen für die Kathodeneinstellung, Meßinstrumentanschlüsse und -Kupplungen usw.. Die Darstellung ist in der Zeichnung stark vereinfacht und vorzugsweise sind alle Anschlüsse und Leitungen an dem Dekel 30 oder, bezüglich der anderen Zeichnungsfiguren, an einem entsprechenden Bauteil gehal-

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tert und durch den Deckel hindurchgeführt. Auf diese Weise wird erreicht, daß der gesagte Deckel im Bedarfsfalle entfernt werden kann und dann den Hauptteil der inneren Einrichtungen der Anlage mit sich ins Freie nimmt, so daß Einstellungen vorgenommen, die Kathode ausgewechselt, die Verbindungen des streifen- oder bandförmigen Trägers zu den Vorratsrollen hergestellt oder eingefädelt werden können usw.. Dieser Konstruktionsgrundsatz ist auch bei den nachfolgend zu beschreibenden, verschiedenen Einrichtungen zu beachten.

Figur 2 stellt eine vereinfachte Abbildung einer kontinuierlich arbeitenden Einrichtung 50 dar, mit welcher das hier angegebene Verfahren ausgeführt werden kann. Im vorliegenden Falle ist ein Druckbehälter 52 vorgesehen, der so ausgebildet ist, daß er einen starken Unterdruck in seinem Inneren aufzunehmen vermag. Die Wände des Druckbehälters können wieder aus rostfreiem Stahl oder aus hitzebeständigem Glas oder dergleichen bestehen. Das linke Ende des Druckbehälters weist eine Öffnung auf, welche mit einem Deckel 54 verschlossen ist, der dem Deckel 30 nach Figur 1 entspricht. Auch ist wieder eine dem Flansch 28 gemäß Figur 1 entsprechende Flanschverbindung 56 mit geeigneten, rasch zu lösenden Spannvorrichtungen vorgesehen. Da jedoch das Verfahren in der Einrichtung 50 kontinuierlich durchgeführt werden soll, ist es nicht notwendig, den Deckel 54 oft von dem Druckbehälter 52 abzunehmen. Dies ist von besonderem Vorteil, da die für die Erzeugung des Plasmadampfs notwendigen Bedingungen im Inneren des Gefäßes 52 nicht für die Beschichtung einer neuen Charge eines Trägers beseitigt und wieder neu errichtet werden müssen.

In Figur 2 ist eine-zylindrische Trommel 58 in gestrichelten Linien angedeutet, welche mit einer Welle 60 gekuppelt ist, die durch den Deckel 54 über eine Durchführung hindurchreicht, welche eine Druckdichtung enthält, die schematisch bei 62 angedeutet ist. Aus Gründen besserer Übersichtlichkeit sind konstruktive Einzelheiten eines etwa bei 62 schematisch angedeuteten Bauteils nicht wiedergegeben, da diese Einzelheiten ohnedies viel-

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faltig abgewandelt werden können. Die wesentliche Forderung, welche an die durch die Vand des Druckbehälters 52 oder durch den Deckel 54 reichende, druckdichte Durchführung gestellt werden muß, ist es jedenfalls, daß der Druckgradient zwischen der Innenseite und der freien Umgebung aufrecht erhalten werden miß. Ähnliche Forderungen gelten für die elektrische Isolation, die Gas- und Flüssigkeitsdichtigkeit sowie bezüglich der Möglichkeit, ein Element zur Herstellung einer Mechanischen Wirkverbindung in der Durchführung durch die Behälterwandung verdrehen oder verschieben zu können. Das bei 62 in Figur 2 gezeigte Zeichnungssymbol wird auch in den übrigen Zeichnungefiguren in derselben oder leicht abgewandelten Art und Weise verwendet.

Die Durchführung 62 gemäß Figur 2 ermöglicht eine Drehung der Welle 60 duroh Antrieb auf der Außenseite des Druckbehälters 52 vermittels eines Motors 64, wobei duroh das Innere der als Hohlwelle ausgebildeten Welle 60 auch elektrische Leitungen, Kühlmittelleitungen und dergleichen geführt werden können. Schematisch ist durch die geerdete Leitung 66 eine Art einer elektrischen Leitung abgebildet, welche durch die Durchführung 62 verläuft, gegebenenfalls innerhalb der Hohlwelle 60.

Auf der linken Seite der Darstellung nach Figur 2 befindet sich ein Wickel oder eine Rolle 68 als Vorrat eines langgestreckten, streifenförmigen Trägers 70, welcher innerhalb des Druckbehälters 52 beschichtet werden soll. Der Träger oder Trägerkörper 70 kann eine Breite von 35 ■■ und eine Stärke von einem Bruchteil eines Millimeters aufweisen. Die Ränder können wie im Falle herkömmlicher photographischer Filme mit einer Breite von 35 mm mit Perforationen versehen sein. Der Träger 70 kann zuvor derart mit einer Maske versehen sein, daß er bei der Beschichtung selbsttätig eine entsprechende Flächenaufteilung mit einzelnen Ausschnitten längs der Länge des Trägers 70 versehen wird. Außerdem können die Ränder auch maskiert oder abgedeckt werden, indem eine Aluminiumschicht aufgebracht wird, so daß sich ein zuverlässiger elektrischer Kontakt für die spätere Handhabung des Trägers in

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Verbindung sit elektrophotographischen Aufzeichnungstechniken erzielen läßt. Der Träger 70 kann aus irgend einem geeigneten Blattmaterial oder Folienmaterial bestehen, welches unter den im Inneren des Behälters 52 herrschenden Bedingungen und während der.Behandlung, welcher der Träger 70 in seiner vollendeten Fora ausgesetzt wird, stabil bleibt. Der Träger kann aus elektrisch isolierendem Werkstoff, beispielsweise aus einem organischen Polymer , etwa aus einem flexiblen Polyester, bestehen.

Der Trägerkörper oder Träger 70 läuft durch eine in dem Deckel 5k gebildete, druckdichte Durchführung 72 in das Innere des Druckbehälters 52 ein und wird, beispielsweise mittels Rollen Ik, in solcher Weise geführt, daß er auf die zylindirsche Oberfläche der Trommel 58 gelangt. Zu Erläuterungszwecken sei angenommen, daß der Träger die Oberfläche der Trommel 58 in vier offenen Windungen 76 umschlingt, wobei die Anordnung schraubenförmig ist, derart, daß der Träger von links auf die Trommel 58 aufläuft und von der Oberfläche der Trommel 58 auf der rechten Seite abgeführt wird. Es handelt sioh also um einen gewundenen Weg des Trägers, welcher insbesondere schraubenartig ist. Der Weg des bereits beschichteten Trägers 78 führt über eine Rolle SO zu einer weiteren, druckdichten Durchführung 82 in der rechten Abschluß-

und

wand des Druckbehälters 52/sohließlich zu einer Aufnahmevorrichtung, beispielsweise einer von einem Motor 86 angetriebenen Rolle, Spule oder Haspel 84. Die Vorratshaltevorrichtung 68 und die Aufnahmevorrichtung Sk können Teile einer kontinuierlichen Produktionsstraße sein, welche bedeutend größeren Raum einnehmen kann als aus Figur 2 hervorgeht, wobei geeignete Führungs- und Behandlungeeinrichtungen oder -Stationen vorgesehen sein können.

Vorzugsweise sind die einzelnen Windungen 76 im Gegensatz zu der dargestellten Anordnung nicht offen, sondern liegen seitlich unmittelbar nebeneinander, so daß die Zahl der auf einer bestimmten Trommel unterzubringenden Windungen des Trägers möglichst groß ist. Auf diese Weise kann der Träger 70 wiederholt den Plasmadampf-Beschichtungsbedingungen ausgesetzt werden, welche

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innerhalb des Druckbehälters 52 erzeugt werden.

Der Träger 70 läuft also über die äußere Oberfläche der Trommel 58 längs eines gewundenen Weges, wie in Figur 2 dargestellt ist. Zusätzlich zu der Drehbewegung der einzelnen Windungen 76, welche durch die Dretmng der Trommel 58 verursacht wird, muß eine Axialbewegung stattfinden, welche im vorliegenden Falle von links nach rechts verläuft. Der Träger 70 muß also gleichzeitig mit der Drehung nach rechts geschoben oder in anderer Weise in axialer Richtung bewegt werden. Hierfür existieren bereits verschiedene Einrichtungen, beispielsweise Konstruktionen, wie sie in der Draht-.oder Garnwickeltechnik eingesetzt werden. Eine andere Möglichkeit zur Bewegung der Windungen 76 besteht darin, daß den Windungen durch äußere, treibriemenartige Antriebsvorrichtungen eine Bewegung erteilt wird, ähnlich, wie beim Wickeln von Papier auf feststehenden Dornen bei der Herstellung von Papierhülsen oder Papierrohren verfahren wird.

Ein Verrutschen oder periodisches Verschieben der Windungen auf der Oberfläche der Trommel ist notwendig, wenn der gewundene Weg des Trägers schraubengangartig ist. Es gibt jedoch eine Möglichkeit, die Anordnung so zu treffen, daß die Schleifen oder Windungen des Trägers nicht verrutschen müssen oder verschoben werden müssen, was nachfolgend genauer erläutert wird.

In Figur 2 sind die Einrichtungen, welche zur Bewegung der Schleifen oder Windungen 76 während ihrer Drehung nach rechts erforderlich sind, als Blocksymbol 87 angedeutet, wobei Pfeile eingezeichnet sind, welche das Einwirken einer Bewegungskraft auf die Schleifen oder Windungen zur Verschiebung nach rechts deutlich machen. Zu dem angegebenen Zweck können vielerlei Vorrichtungen vorgesehen sein. Vorzugsweise sind jedoch bestimmte Maßnahmen und Abwandlungen an der Trommel vorgesehen, mittels welchen die Verschiebung der Schleifen oder Windungen des Trägers erreicht wird.

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Mit 88 ist eine Auftreffelektrode bezeichnet, welche zylindrisch ausgebildet oder segmentartig geformt sein kann und die Trommel 58 in bestimmtem Abstand umgibt, um einen Plasmadampf für die Beschichtung erzeugen zu können. Bei einem Ausführungsbeispiel wird die Auftreffelektrode 88 von einer Hochspannungsquelle 90 aus über eine geeignete, allgemein mit 92 bezeichnete Leitung gespeist, welche durch die Wand des Druckbehälters 52 über eine weitere druckdichte Durchführung 9h hindurchgeführt ist. Abstimmelemente für die Auftreffelektrode 88 und die Trommel 58 sind in der Zeichnung nicht gezeigt. Ist die Trommel 58 geerdet oder befindet sich über Erdpotential, so hat die Auftreffelektrode 88 praktisch sehr hohes negatives Potential insoweit, als es die Bewegung der Partikelchen und die Zusammenstöße betrifft und die Elektrode 88 arbeitet bezüglich des elektrischen Feldes zwischen der Trommel 58 und der Auftreffelektrode 88 als Kathode. In bestimmten Fällen weist die Trommel 58 eine negative Vorspannung von einigen hundert Volt über Erdpotential auf, so daß die Gesamtspannung für das Feld zwischen der Trommel und der Auftreffelektrode etwas verringert wird, doch werden hierbei bestimmte Vorteile erzielt, indem sich der Dunkelraum über der Oberfläche des Substrates oder Trägers verlagert. Man erhält härtere Ablagerungsschichten von geringerem spezifischen Widerstand.

Bekanntermaßen werden durch die Ionisation eines Inertgases oder Edelgases, beispielsweise von Argon, das von einer Gasquelle 96 über eine gasdichte Durchführung 98 in das Innere des Druckbehälters 52 eingeführt wird, Ionen erzeugt, welche auf die Auftreffelektrode 88 auftreffen und Atome herausschlagen, die danach zu der Oberfläche der Trägerkörperwindungen oder Schleifen 76 fliegen und sich (fort zur Bildung einer Schicht absetzen. Über die Durchführung 98 kann auch ein Dotierungsgas und/oder ein Ergänzungsgas, etwa Sauerstoff, eingeführt werden. Bestimmte Oxidkathoden oder -Auftreffelektroden können den Sauerstoff rascher verlieren als das dem Oxid entsprechende Metall. In Figur 2 sind keine Anschlüsse für die elektrischen Verbindungen, für die Kühlvorrichtungen und für die Meßeinrichtungen zum Innenraum des

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Druckbehälters 52 gezeigt und außerdem sind keine Vorrichtungen zum Vertreiben der Sekundärelektronen aus dem Raum 100 dargestellt, um die Abbildung so übersichtlich wie möglich zu gestalten.

Bevor auf weitere Einzelheiten und Weiterbildungen in Verbindung mit den übrigen Zeichnungsfiguren eingegangen wird, sei eine Betrachtung den besonderen Vorteilen der bisher beschriebenen Konstruktion gewidmet. Definitionsgemäß enthält das Plasma eine Volke von Partikeln, d. h. Atome einer bestimmten Substanz, welche auf den Träger abgelagert werden soll, wobei diese Plasmawolke auf elektrischem Wege oder durch Hitze erzeugt wird. Die bei bekannten Systemen auftretenden Schwierigkeiten zur Erzielung eines gleichförmigen Plasmadampfes längs des Bewegungsweges eines Trägers sind im vorliegenden Falle nicht von Bedeutung, da der Träger nach dem hier vorgeschlagenen Beschichtungsverfahren wiederholt durch den Plasmadampf geführt wird, der längs der Auftreffelektrode erzeugt wird, im vorliegenden Beispiel mit Bezug auf die Darstellung nach Figur 2 von links nach rechts. Man erhält dadurch auf der freiliegenden Oberfläche des Trägers 70 einen gleichförmigen Dünnfilmbelag.

Zusätzlich kann die Dicke des Belages leicht reguliert werden und man erhält auf einer verhältnismäßig kurzen Strecke oder in einem kleinen Raum ohne Schwierigkeiten beträchtliche Schichtdicken. Bezogen auf die Darstellung nach Figur 2 müßte man, wenn der Träger 70 unmittelbar geradlinig durchgeführt und als beschichteter Träger 78 entnommen werden sollte, einen vielfach längeren Druckbehälter vorsehen, um die Beschichtungszeit zu erreichen, welche in der vorliegenden Konstruktion mit einem gewundenen Weg des Trägers erreicht wird. Außerdem wären eine längere Aultreffelektrode und mehr Anschlüsse erforderlich und die Einrichtung würde durch diese zusätzliche Länge viel komplizierter. Außerdem gäbe die zusätzliche Länge des Behandlungsgefäßes keine Sicherheit für einen gleichförmigen Belag und die Durchsatzgeschwindigkeit wäre bedeutend geringer als bei einer Einrichtung der hier gezeigten Art.

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Es sei bemerkt, daß der Träger-7.0 auch schon vorher mit einem oder mehreren Dünnfilmbelägen in anderen Einrichtungen versehen werden kann oder bereits Dünnfilmbeläge aus vorhergehenden Durchläufen durch die Einrichtung 10 oder 110 tragen kann.

In den Figuren 3 und 4 ist eine Anlage 110 zur chargenweisen Beschichtung langgestreckter Träger mit einem Dtinnfilmbelag gezeigt. Die Einrichtung 110 ist zwar ebenfalls wieder nur schematisch dargestellt, doch sind gegenüber den Darstellungen naoh den Figuren 1 und 2 bedeutend mehr Einzelheiten wiedergegeben. Ein Druckbehälter 112 weist einen Deckel 114 auf, der die links liegende Öffnung des Druckbehälters 112 vollständig dicht abschließt und mittels geeigneter Spanneinrichtungen, welche als Blocksymbol il6 dargestellt sind, mit dem Behälter zusammengespannt ist. Der Druckbehälter 112 und der Deckel 114 weisen mit der rasch lösbar ausgebildeten Spanneinrichtung 116 zusammenwirkende Flanschen auf.

Im Inneren des Druckbehälters 112 befindet sich eine Trommel 118 aus rostfreiem Stahl oder dergleichen, welche an einer Welle 120 drehbar gehaltert ist, die über eine gasdichte Durchführung 122 durch den Deckel 114 reicht. Wie bereits erwähnt, soll die symbolische Darstellung der Durchführung 122 keine Beschränkung bedeuten und kann ebensogut zur Bezeichnung einer Vielzahl von Durchführungen verwendet werden, die zur Einführung von Leistung, mechanischer Bewegung, elektrischer Energie, von Signalen, Kühlmitteln und dergleichen in das Innere des Druckbehälter 112 geeignet sind, ohne die Atmosphäre im Inneren des Behälters zu verändern. Außerdem sind vorzugsweise die meisten Durchführungen und Leitungseinführungen und dergleichen in dem Deckel 114 angeordnet.

Die Welle 120 kann durch einen Antriebsmotor 124 in Umdrehung versetzt werden. Die Drehzahl des Motors wird ebenso wie die anderen veränderbaren Größen, welche die Betriebsbedingungen und Betriebseigenschaften der Einrichtung 110 beeinflussen, geregelt. Die Welle 120 ist im allgemeinen eine Hohlwelle, welche Kühlmit-

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telleitungen 126, elektrische Kabel oder Leitungen und dergleichen enthält. Die Kühlmittelleitungen 126 verlaufen in der dargestellten Weise im Inneren der Trommel zu Kühlschlangen 128, die radial in bestimmtem Abstand unter der Trommeloberfläche gelegen sind. Die Kühleinrichtungen 128 können entweder die Form von Kühlschlangen oder die Gestalt einer Kühlkammer haben, wie in Figur 5 gezeigt ist, wobei diese Einrichtungen in Figur durch eine Kreuzschraffur dargestellt sind. Ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser, flüssiger Stickstoff oder dergleichen, wird umgewälzt, um während der Ablagerung des Dünnfilms den Träger kühl zu halten. Praktisch werden die Temperatur, der Plasmadruck, die elektrische Feldstärke und andere Daten fortwährend überwacht und zur Erzielung der optimalen Eigenschaften in der nachfolgend angegebenen Weise reguliert.

Ein Vorrat eines Trägers oder Substrates ist auf der linken Seite der von dem Druckbehälter 112 umschlossenen Kammer 130 gezeigt. Dieser Vorrat kann die Form einer Rolle 132 haben, welche an einem Bügel 134 angeordnet ist, der entsprechend innerhalb der Kammer 130 befestigt ist, wobei eine Reibungskupplung I36 oder dergleichen zwischen der Rolle und dem Bügel wirksam ist, um den Träger 70 mit bestimmter Hemmung oder mit einem Widerstand von der Rolle 132 abziehen zu können. Wie bereits in Figur 2 gezeigt, ist der noch unbeschichtete Träger mit 70 bezeichnet. Er kann jedoch zuvor einer Maskierungsbehandlung und/oder einer Eckenbehandlung zur Anbringung einer Leiterstreifens zu dem oben angegebenen Zwecke unterzogen worden sein. Der Träger läuft in Richtung des Pfeiles 138 oder wird in dieser Richtung geführt, um dann über die Außenfläche der Trommel 118 in einer größeren Anzahl von dicht anliegenden Windungen zu verlaufen, die Seite an Seite auf der Oberfläche nebeneinanderliegen. Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, sind die Windungen durchgehend und bilden Schleifen 1^0, so daß eine verhältnismäßig große Anzahl solcher Schleifen auf der axialen Länge der Trommel 118 untergebracht werden kann. Dies gilt an sich auch für die Einrichtung 50 nach Figur 2, wobei jedoch hier der Deutlichkeit halber mit größerem Abstand

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voneinander angeordnete Windungen gezeigt sind.

Wenn sich die Trommel 118 dreht, so bewegen sich auch die Windungen 140 auf spiraligen Wegen und werden duroh eine Verschiebeeinrichtung 87 in axialer Richtung verschoben, wobei diese Einrichtung dem entsprechenden Anlagenteil 87 gemäß Figur 2 äquivalent ist. Während dieser Vorgänge wird das Substrat oder der Träger mit einen Dünnfilm beschichtet und auf der rechten Seite als beschichteter Träger 78 abgezogen. Der beschichtete Träger 78 wird in einer Aufnahmeeinrichtung, beispielsweise auf einem Haspel 42 aufgewickelt, welcher an einem Bügel I50 befestigt und mittels eines Motors 152 antreibbar ist, der von der Außenseite des Druckbehälters 112 her über Anschlußleitungen gespeist und geregelt wird. Die Verbindungen zur Außenseite des Druckbehälters 112 sind nicht im einzelnen dargestellt, doch versteht es sich, daß sie über geeignete, druckdichte Durchführungen zur Außenseite des Druokbehälters verlaufen.

Wie anhand von Figur 1 beschrieben, wird der Betrieb der Einrichtung 110 eingestellt, sobald eine bestimmte Länge des Trägers 70 vollständig beschichtet worden ist und dadurch zu dem beschichteten Träger 78 geworden ist, derart, daß der gesamte Vorrat des Substrates oder Trägers von der Rolle 132 zu der Rolle oder dem Haspel 142 übertragen worden ist. Vorzugsweise meldet ein schematisch bei 155 angedeuteter Detektor, wenn das Ende des Trägers 70 durchläuft und schaltet über eine Signalleitung 157, welche durch den Deckel 114 geführt ist, eine Steuereinrichtung 159» welche den Antriebsmotor 124 stillsetzt und die Einrichtung 110 abschaltet. Dann kann eine neue Rolle eines Trägers oder Substrates eingesetzt und der Beginn mit dem Ende des alten Trägerabschnittes 70 verbunden werden, ohne daß ein neuerliches Aufwickeln notwendig wäre. Im einzelnen wird hierzu der Deckel 114 durch Betätigen der Verschlußeinrichtungen 116 geöffnet und die gesamte Trommel 118 mit den Rollen bzw. Haspeln 132 bzw. 142 und die zugehörigen Einrichtungen werden herausgenommen und bleiben an dem im Zusammenhang mit Figur 1 erwähnten Wagen 34 gehaltert.

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Der volle Haspel 142 wird durch einen leeren Haspel ersetzt und anstelle der leer gewordenen Vorratsrolle wird eine volle Rolle 132 eines zu beschichtenden Substrates oder Trägers 70 auf den Bügel 134 gesetzt, wobei, wie bereits gesagt, der Beginn der neuen Rolle mit dem Ende des noch um die Trommel 118 and den Haspel 142 verbliebenen Längenstückes des Trägers verbunden wird, wonach der Wagen 34 wieder vorgefahren wird und ein dichter Abschluß des Deckels 114 hergestellt wird. Bei der bisher beschriebenen Einrichtung müssen die zur Erzeugung des Plasmadampfes notwendigen Bedingungen innerhalb der Kammer 13O für die soeben erwähnten Vorgänge beseitigt und später wieder neu geschaffen werden. Es wäre vorzuziehen, wenn der Träger oder das Substrat kontinuierlich durch die Kammer 130 geführt werden könnte oder wenn eine Druckschleuse vorgesehen wäre, über welche die Vorratsrolle 132 und die zugehörigen Halterungen zum Ansetzen eines weiteren Längenstückes an das Ende des zuvor behandelten Längenstückes des Trägers zugänglich wären, ohne daß die zur Erzeugung des Plasmadampfes erforderlichen Bedingungen beseitigt werden müßten. In diesem Falle ist der Haspel 142 der .Aufnahmeeinrichtung so auszubilden, daß er außerordentlich große Längen des beschichteten Trägers 78 aufzunehmen vermag. Der Detektor 155 erfüllt in diesem Falle eine wichtige Funktion.

Im Inneren des Druckbehälters 112 befindet sich ein« Auftreffelektrode oder, vorzugsweise, «ine Reihe von Auftreffelektroden 156, 158 und 160. Diese Auftreffelektroden haben vorzugsweise die Gestalt von Zylindermantelsektoren, welche sämtlich auf die Trommel 118 ausgerichtet bzw« zu ihr koaxial sind und gleichen Abstand von der Trommel haben, so daß sich ein zylindrischer Spalt I62 zwischen den Auftreffelektroden 156, 158 und I60 einerseits und der Trommel 118 andererseits ergibt. Praktisch bilden «amtliche drei Auftreffelektroden-Sektoren oder -Teile eine einzige Auftreffelektrode oder Kathode und werden daher zusammen als Auftreff elektrode 156-I6O bezeichnet.

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Die Auftref!elektrodenanordnung besteht im allgemeinen jeweils aus einem metallischen Stützten mit einer Oberflächenschicht oder einem Belag 164, der aus einem Werkstoff besteht, der durch Sputtern auf die freiliegende Oberfläche des Trägers oder Substrates aufgebracht werden soll, welcher um die Trommel 118 geschlungen ist. Soll das fertige Erzeugnis ein elektrophotographischer Film sein, der einen Dünnfilmbelag aus η-leitendem Cadmiumsulfid aufweist, so zeigt es sich, daß der in der Einrichtung 110 aufgebrachte Dünnfilmbelag flexibel, transparent, anorganisch, photoleitend und elektrisch anisotrop ist. Im Falle von Cadmiumsulfid enthält der Oberflächenbelag oder die Oberflächenschicht 164 der Auftreffelektrodenanordnung Cadmium, während der Schwefel in die Kammer 130 als Dotierungsmittel von einer geeigneten, nicht dargestellten Quelle her über ein Ventil 166 und eine druckdichte Durchführung 168 in entsprechenden Mengen eingeführt werden kann, so daß sich das richtige stöchiometrische Verhältnis im fertigen Belag einstellt. Soll der Dünnfilmbelag aus Zinkindiumsulfid bestehen, so sind das Zink und das Indium als Legierung in dem Oberflächenbelag oder der Oberflächenschicht 164 enthalten, während der Schwefel gasförmig zugeführt wird.

Jeder Abschnitt der Auftreffelektrodenanordnung ist beispielsweise an einer rohrartigen Halterung 170 bzw. 172 bzw. 174 gehaltert. Die Halterungen sind jeweils mit dem zugehörigen Abschnitt der Auftreffelektrodenanordnung fest verbunden, und reichen über druckdichte Durchführungen 176 bzw. 178 bzw. 180 durch die Wand des Druokbehälters 112, wie hier zur Vereinfachung der Darstellung gezeigt ist. Vorzugsweise wird man aber die Halterungen für die Auftreffelektrodenabschnitte durch den Deckel 114 führen. Jedenfalls aber sind die Halterungen normalerweise hohl und dienen zur Durchleitung der elektrischen Energie, des Kühlmittels und dergleichen zum Betrieb der Einrichtung bzw. des betreffenden Teiles der Einrichtung. In Verbindung mit der Halterung 172 sied beispielsweise elektrische Anschlußleitungen 182 für die verschiedenen elektrischen Geräte im Inneren der Kammer 130 und für den Betrieb des Motors 152 oder für eine, noch zu be-

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schreibende Wolframlampe 184 gezeigt. Durch dieselbe Halterung 172 können auch noch Hochspannungsleitungen 186 geführt sein. Es sei erwähnt, daß gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der hier vorgeschlagenen Einrichtung in dem Spaltraum 162 ein Hochfrequenzfeld mit einer Spannung in der Größenordnung von Kilovolt erzeugt wird, so daß die Auftreffelektrodenanordnung gegenüber der Trommel 118 auf einer sehr hohen negativen Spannung gehalten werden muß. Die Halterung 172 kann auch noch Kühlmittelleitungen 188 enthalten, welche erforderlich sind, um die Temperatur der Auftreffelektrodenanordnung niedrig zu halten. Als Kühlmittel kann flüssiger Stickstoff oder ein anderes Kühlmittel eingesetzt werden. Kühlmittelkanäle, Kühlrohre, Kammern oder dergleichen können in die Auftreffelektrodenanordnung 156 bis l6O eingebaut oder nahe der Elektrodenanordnung vorgesehen werden, um das Kühlmittel durchleiten zu können. Einzelheiten sind diesbezüglich zur Vereinfachung der Darstellung nicht gezeigt.

Wenn sich die Auftreffelektrodenabschnitte 156, 158 und l6O während des Betriebs allmählich verbrauchen, so müssen sie mechanisch nachjustiert werden. Hierzu geeignete Vorrichtungen sind mit den Halterungen 170, 172 und 174 verbunden. Die Nachstellung oder Nachjustierung geschieht durch eine hierfür vorgesehene Einrichtung, welche in Figur k nur schematisch durch eine gestrichelte Linie 190 angedeutet ist. Ähnliche Anschlüsse, Leitungen, mechanische Nachstellvorrichtungen usw. sind in Verbindung mit den anderen Halterungen vorgesehen und zusammengefaßt mit 192 und 194 bezeichnet.

Beim Betrieb der Einrichtung 110 wird Argongas oder ein anderes Inertgas von einer entsprechenden, nicht dargestellten Vorrichtung aus über das Ventil 196 und eine druckdichte Durchführung 198 in den Druckbehälter eingeleitet. Das Argongas wird eingeführt, nachdem im Behälter ein ziemlich gutes Vakuum geschaffen worden ist. Hierzu dient eine nicht dargestellte Vakuumpumpe, welche über ein Ventil 200 und eine druckdichte Durchführung 202 angeschlossen wird. Charakteristischerweise wird die Kammer 130

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bis auf einen Druck in der Größenordnung von iO~' Terr'~-e4ralHiiert und dann wird das Argon eingeführt, bis in der Kauter ein Druck von etwa 60 Millitorr herrscht.

Innerhalb der Kauter I30 kommen die beabsichtigten Wirkungen in erster Linie in den Spalt 162 zustande. Das Hochfrequenz!eld ionisiert die Argonatome, durch welche die Oberflächenschicht 164 bombardiert wird. Hierdurch werden Atome des Werkstoffes, aus welchem die Oberflächenschicht i6k der Auitreffelektrodenanordnung besteht, herausgeschlagen und bilden eine Wolke von Atomen, welche zu der Trommel 118 hinfliegen, wobei ein negatives Potential anliegt. Die Atome setzen sich auf der Oberfläche der Trommel 118 ab, welche selbstverständlich von dem Träger oder Substrat 70 so bedeckt ist, daß sich ein Belag auf der Oberfläche des Trägers 70 bildet. Die Rückseite des Substrates oder Trägers ist geschützt, da sie unmittelbar auf der Oberfläche der Trommel 118 aufliegt.

Zusätzlich zu den Kühleinrichtungen 128 der Trommel 118 und entsprechenden Kühleinrichtungen an der Auftreffelektrodenanordnung 158 bis 160 findet in der Einrichtung 110 eine weitere Kühlung Verwendung. Während des Vorhandenseins eines Plasmadampfes in der Kammer 130 werden Sekundärelektronen erzeugt. Diese Sekundärelektronen treffen auf den Träger und erhitzen ihn in einer nicht erwünschten Weise. Um die Sekundärelektronen aus dem Spaltraum 162 zu vertreiben, wird an dem Spalt ein sehr starkes magnetisches Feld erzeugt, welches so gerichtet ist, daß die Sekundärelektronen axial zu der Trommel 118 aus dem Spalt getrieben werden. Zur Erzeugung eines solchen Magnetfeldes dienen Permanentmagneten. In Figur 3 ist ein trommelartiger oder topfartiger zylindrischer Permanentmagnet 206 gezeigt, der an einer Welle 208 gehaltert ist, welche über eine druckdichte Durchführung 210 durch die hintere Abschlußwand des Druckbehälters 112 reicht. Vorzugsweise ist der zylindrische Permanentmagnet 206 über seine Länge hin geschlitzt, wie bei 212 angedeutet ist, um eine bestimmte Form des Feldes zu erreichen und das Feld gegenüber einer

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Anzahl von Magnetkörpern 214 zu konzentrieren, die koaxial und radial außerhalb mit Bezug auf Auftreffelektrodenabschnitte 156, 158 und 16O angeordnet sind. Die Magnetkörper 214 sind ebenfalls Permanentmagneten und wirken mit den massiven axial gerichteten Teilen 216 zusammen, welche über die Länge des zylindrischen oder topfförmigen Magneten 206 durch die Axialschlitze 212 gebildet sind. Das erzeugte Magnetfeld verläuft mit Bezug auf den Spalt 162 radial.

Nachfolgend seien einige Beispiele für die hier in Betracht kommenden Temperaturen angegeben. Bei einem Ausführungsbeispiel einer Beschichtungseinrichtung hat die Auitreifelektrodenanordnung 156 bis 160 eine Temperatur von etwa 1200° C plus oder minus einige hundert Grad. Dies setzt eine Kühlung beispielsweise mittels Wasser oder einem anderen Kühlmittel voraus. Die Trommel 118 würde eine Temperatur von 800° C oder darüber annehmen, wodurch der Träger, welcher beispielsweise aus Polyester gefertigt ist, zerstört würde, wenn nicht eine Kühlung auf bedeutend niedrigere Temperaturen erfolgte. Die Oberfläche des Trägers oder Substrates sollte eine Temperatur in der Größenordnung von 80° C haben, um eine wirkungsvolle Beschichtung zu erreichen und eine Fehlerlosigkeit und einwandfreie Eigenschaften des Trägers 70 während des gesamten Beschichtungsvorgangs sicherzustellen.

Normalerweise tritt eine bestimmte Schrumpfung des Trägers oder Substrates während des Aufbringens eines Dünnfilmbelages auf, obgleich Maßnahmen zur Vorbereitung des Trägers oder Substrates getroffen werden. Sind schon vorher bestimmte Beschichtungen vorgenommen worden, so bereitet das Schrumpfen Schwierigkeiten, welche nur sehr schwer zu beseitigen sind. Bei der vorliegend angegebenen Einrichtung bewirkt das Schrumpfen des Trägers 70, daß dieser sich noch fester an die Oberfläche der Trommel 118 oder der Trommel 58 gemäß Figur 2 anlegt. Ist der gewundene Veg des Trägers entsprechend einem Schraubengang geführt, so muß eine Axialverschiebung oder ein axiales Rutschen der einzelnen Windungen längs der Oberfläche der Trommel durchgeführt werden. Ein

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beträchtliches Schrumpfen kann diese Axialverschiebung erschweren, wenn aber diese Punktion durchgeführt werden kann, so unterstützt die Schrumpfung die Bildung eines gleichförmigen Belages, da hierdurch ein Aufwerfen oder Aufheulen des Trägers während des Beschichtungsvorgangs verhindert wird.

Eine Einrichtung, bei welcher die Schwierigkeiten aufgrund der Schrumpfung vermieden werden und bei welcher nur sehr einfache Vorrichtungen zur Verschiebung der Windungen in axialer Richtung erforderlich sind, ist in Verbindung mit den Zeichnungsfiguren 7 bis 9 beschrieben.

Da der Träger 70 und auch die darauf abgelagerten Dünnfilmbeläge durchsichtig oder zumindest in hohem Maße durchscheinend sind, geht während des Betriebes der Einrichtung eine thermische Strahlung, welche ihren Ursprung an der Auftreffelektrodenanordnung 156 bis 160 hat, sowohl durch den Diinnfilmbelag als auch durch den Träger 70 hindurch und wird dann an der Oberfläche der Trommel 118 reflektiert, um wieder durch den Träger 70 hindurchzugehen. Die Aufheizung des Trägers oder Substrates wird daher noch vergrößert.

Bei der hier vorgeschlagenen Einrichtung wird daher vorzugsweise die Oberfläche der Trommel 118 mit einem dünnen, wärmeabsorbierenden Belag versehen. Falls die Trommel 118 beispielsweise aus Aluminium hergestellt ist, trägt die Oberfläche einen schwarzen, anodisierten Belag, welcher in Figur 5 ^it 220 bezeichnet ist. Wenn die Trommel 118 aus rostfreiem Stahl besteht, so kann ein anderer, schwarzer Belag vorgesehen sein, welcher die infrarote Strahlung absorbiert, welche durch das Substrat oder den Träger gelangt, so daß die Wärme auf die Kühleinrichtung 128 übertragen werden kann. In der Darstellung gemäß Figur 5 haben die Kühleinrichtungen die Form einer Kammer, die innerhalb der Trommel 118 gebildet ist, wobei das Substrat oder der Träger 70 in übertriebener Dicke dargestellt ist, ebenso wie ein Dünnfilmbelag 222, der sich auf der Oberfläche des Substrates oder Trägers befindet.

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Es sei darauf hingewiesen, daß mehr als zwei Dünnfilmbeläge hergestellt werden können. Der schwarze Belag 220 der Trommel 118 muß unter allen, innerhalb der Kammer 130 erzeugbaren Bedingungen stabil sein. Im Falle einer Trommel 118 aus rostfreiem Stahl führt ein auf der Trommeloberfläche abgelagerter, schwarzer Belag aus Nickel oder einem anderen Metall zu zufriedenstellenden Ergebnissen.

Ist das fertige Erzeugnis ein elektrophotographischer Film Bit einem Träger oder Substrat in Form eines elektrisch isolierenden Blattmaterials oder Folienmaterials aus Kunststoff, ferner mit einer ohmisch leitenden Dünnfilmschicht, beispielsweise aus Indiumoxid, in einer Stärke von 500 A sowie mit einem photoleitenden Dünnfilmbelag in einer Stärke von etwa 4000 A, so ist es notwendig, den Träger oder das Substrat zwei Beschichtungsvorgängenzu unterziehen, um die zwei Schichten oder Beläge aufzubringen. Es versteht sich, daß der Träger oder das Substrat 70 gemäß Figur 3 zwar bezüglich der Einrichtung 110 als noch unbeschichtet anzusehen ist, daß er aber zuvor bereits mit einer Dünnfilmschicht oder mehreren Dünnfilmschichten in einer anderen Plasma— dampf-Beschichtungsanlage oder Sputtereinrichtung versehen worden sein kann, wie oben bereits ausgeführt wurde.

Ein praktisches Ausführungsbeispiel einer Einrichtung 110 hat eine Leistungsaufnahme in der Größenordnung von etwa 100 kV. Die Trommel 118 hat einen Durchmesser von etwa 102 cm und der Spalt 162 mißt etwa 5,08 cm.

Eine Steuerung des Betriebes wird durch verschiedene Fühler oder Detektoren bewirkt, die sich an verschiedenen Orten innerhalb der Kammer 130 befinden. In Figur k sind verschiedene Leitungen oder Kabel für die elektrischen Anschlüsse zur Weiterleitung der entsprechenden Signale mit 230, 232 und 234 bezeichnet. Jede der Leitungen ist über eine druckdichte Durchführung, welche mit 236 bzw. 238 bzw. 240 bezeichnet ist, durch die Wand des Druckbehälters 112 geführt. Vorzugsweise befinden sich sämtliche Durchfüh-

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rungen in den Deckel 114. Einige der durchzuführenden Messungen betreffen die Dicke des jeweiligen Dünnfilmbelages, Druckdifferenzen» Temperaturen der verschiedenen Anlagenteile, Oberflächen und Einzelteile, Leitungen für die Detektoren, Meßwertgeber und dergleichen können in den Halterungen 170, 172 bzw. 17*, durch die Welle 120, die Welle 208 oder auch durch gesonderte Leitungswege oder Kabel verlegt werden, welche durch die Wandung des Druckbehälters 112 oder durch den Deckel 114 verlaufen.

Während des Sputterverfahfens findet ein Elektronen-Ladungsaufbau an der Oberfläche der gebildeten Dünnfilmbeläge statt. Dieser Elektronen-Ladungsaufbau kann metastabile neutrale Teilchen, langsame Elektronen, Argonatome usw. enthalten. Das Vorhandensein solcher Ladung kann die Ablagerungsgeschwindigkeit und die Gleichförmigkeit des sich bildenden Belages nachteilig beeinflussen, insbesondere, wenn der Ladungsaufbau örtlich begrenzt ist. Die Aufladung kann leicht abgeleitet werden, indem sie mit Photonen neutralisiert wird, die innerhalb der Kammer 130 erzeugt werden. Zu diesem Zwecke ist die oben bereits einmal erwähnte, in einem explosionssicheren Kolben untergebrachte Wolframlampe 184 vorgesehen, welche während des Betriebes eingeschaltet bleibt. Die Ableitung erfolgt kontinuierlich, so daß sich keine Ladung aufbauen kann.

Nachfolgend seien einige Gedanken der Steuerung des beschriebenen Verfahrens sowie den bekannten Techniken und einigen Gesichtspunkten gewidmet, welche von Bedeutung sind, wenn Dünnfilmbeläge für die Herstellung elektrophotographischer Filme der hier betrachteten Art aufgebracht werden sollen.

Zur Erzielung optimaler Ergebnisse müssen die Temperaturen in dem Druckbehälter 12 bzw. 52 bzw. 112 in engen Grenzen geregelt werden. Dies geschieht durch Überwachung der Temperaturen mittels Meßsonden, Meßwertgebern und Meßinstrumenten sowie Rückkopplung der Meßergebnisse zur automatischen Konstantregelung der Temperatur. Beispielsweise erzielt man eine kristalline Struktur bei

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tie stimmt en Werkstoffen in der Ablagerung höchst gleichförmig bei einer Temperatur von 80 C, wobei die einzelnen Kristalle charakteristischerweise einen Durchmesser von 0,1 At haben.

Der Druck im Plasmadampf und die elektrische Feldstärke bestimmen die Ablagerungsgeschwindigkeit. Diese werden fortwährend durch geeignete Meßwertgeber gemessen und die entsprechenden Daten dienen zur Steuerung der Edelgaszuführung und der Vakuum-Pumpeinrichtungen. Auch andere Größen sind Gegenstand von Messungen und Regelungen.

Es sei bemerkt, daß beträchtliche Teile der apparativen Einrichtungen, wie sie bei Anlagen dieser Art verwendet werden, allgemein bekannt sind und daher in den Zeichnungen nicht dargestellt sind, da sie dem Fachmann geläufig sind. Allerdings lassen sich vielerlei Verfeinerungen vornehmen. Beispielsweise kann eine mechanische Abstützung für die Trommel und den zylindrischen oder topfförmigen Magneten 206 vorgesehen.sein, während in Figur 3 nur eine fliegende Lagerung gezeigt ist. In Figur 3 sind Lagereinrichtungen, welche zwischen der Innenseite der Trommel 118 und der Außenseite des zylindrischen oder topfförmigen Magneten 206 wirksam sind, mit 249 bezeichnet. Solche Lager können an dem einen oder dem anderen der einander gegenüberstehenden Bauteile festgelegt sein, so daß eine Axialverschiebung möglich ist und die gegeneinander abzustützenden Teile sich von dem getrennten Zustand ineinanderschieben lassen.

Eine schematische Darstellung der Trommel 118 ist in Figur 6 gezeigt, wobei auch die Vorratsrolle 132 und der Aufnahmehaspel 142 gemäß Figur 3 in einer Ansicht im wesentlichen von oben wiedergegeben sind. Ein Blocksymbol 87 erstreckt sich über die gesamte Länge der Trommel 118, um deutlich zu machen, daß im Falle eines gewundenen Bewegungsweges des Trägers oder Substrates in Form einer Schraubenlinie Verschiebungseinrichtungen für die Schleifen l"40 zur Axialverschiebung in derselben Richtung vorgesehen sein müssen, in welcher bei der Drehung der Trommel die Schleifen oder Windungen des Trägers normalerweise wandern wür-

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den. Befindet sich eine Taumeleinrichtung oder eine andere, riodisch wirkende Transporteinrichtung als Substratwindungs-Verschiebungseinrichtung 87 ai linken Ende der Trommel, so muß die Verschiebungskraft auf alle Windungen, welche sich auf der Trommeloberflache 118 befinden, übertragen werden, um alle Windungen gleichzeitig zu verschieben, während der Träger oder das Substrat auf die Trommel aufläuft.

Der Bewegungsweg des Trägers oder Substrates 70 ist durch eine strichpunktierte Linie 244 bezeichnet und verläuft um die Trommel 118,'wie durch die auf der genannten Linie.eingezeichneten Pfeile deutlich gemacht ist. Beispielsweise verläuft die erste Windung bei 244-1 unter der Trommel durch und erscheint bei 244-2 auf der Trommeloberseite, umschlingt die Trommel und verläuft wieder nach unten, um hier die zweite Windung bei 244—3 zu beginnen, steigt dann bei 244-4 wieder nach aufwärts usw.. Die kurzen, mit 246 bezeichneten Pfeile versinnbildlichen die Einwirkung einer Verschiebungskraft zur axialen Rechtsverschiebung der Windungen 140 vermittels der Verschiebungseinrichtung 87.

In den bisherigen Erläuterungen der hier vorgeschlagenen Anlage sind sämtliche Einzelheiten in leicht verständlicher Form angegeben worden. Beispielsweise ist die Bewegung des Trägers oder Substrates längs eines gewundenen Weges längs der Trommel von deren einem Ende zum anderen Ende im Falle eines schraubengangartigen Bewegungsweges Mcht verständlich. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß bei praktisch ausgeführten Anlagen der bisher beschriebenen Art sich ein komplizierterer Aufbau gegenüber den gezeigten schematischen Darstellungen ergibt. In erster Linie ergibt sich ein solcher komplizierterer Aufbau durch die mit 87 bezeichnete Einrichtung zur Verschiebung der Trägerwindungen oder Substratwindungen. Diese Einrichtungen müssen in besonderer Weise ausgestaltet werden, da die Oberfläche der Trommel 118 vorzugsweise nicht perforiert sein soll, um ohne Schwierigkeiten eine Kühlung zu erreichen. Außerdem ist das axiale Verschieben des Substrates oder Trägers nicht immer praktisch vorteilhaft. Dies gilt insbesondere bei sehr dünnen und feinen Trägern oder

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Substraten. Eine einfachere und praktisch vorteilhaftere Anlage sei daher in Verbindung mit den Figuren 7 bis 9 beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen zur Bezeichnung entsprechender Bauteile wie bei der Anlage 110 der bisher beschriebenen Art verwendet sind.

Die in den Figuren 7 und β gezeichnete Einrichtung ist allgemein mit 250 bezeichnet und dient ebenso wie die Einrichtung nach den Figuren 3 und k zur chargenweisen Beschichtung von Substraten. Die Vorratsrolle und der Aufnahmehaspel können sich jedoch auch außerhalb der Anlage befinden, um einen kontinuierlichen Betrieb der Anlage zu ermöglichen.

Von der Einrichtung 110 unterscheidet sich die Einrichtung 250 in erster Linie bezüglich des Aufbaus der zur Windungsverschiebung dienenden Vorrichtung 87. Die übrigen Einzelheiten sind im wesentlichen die gleichen. Bezüglich Aufbau und Wirkungsweise der Gesamtanlage gelten daher die Ausführungen, wie sie in Verbindung Mit den Figuren 3 bis 6 der Zeichnungen gemacht wurden.

Die Vorratsrolle 132 und der Aufnahmehaspel 142 sind vorzugsweise etwas weiter unten am Boden der Kammer 130 angeordnet als bei der Einrichtung 110. Außerdem liegen die Achsen der Rolle bzw. des Haspels im wesentlichen parallel zur Achse der Trommel 118, so daß der noch unbeschichtete Abschnitt des Substrates oder Trägers 70 und der bereits beschichtete Träger 78 längs eines Bewegungsweges wandern, welcher jeweils in einer Ebene im wesentlichen senkrecht zur Achse der Trommel 118 verläuft. Die Vorratsrolle und der· Aufnahmehaspel sind an einer Grundplatte 252 befestigt, welche hohl ausgeführt sein kann und elektrische Leitungen zur Speisung der verschiedenen Antriebsmotoren und anderer Bauteile enthalten kann. Beispielsweise nimmt ein Bügel 254, welcher an dem Deckel 114 befestigt ist, die Enden der elektrischen Anschlußleitungen 154 auf, welche durch eine Druckschleuse oder eine druckdichte Durchführung 256 geführt sind. Die Rolle 132 ist wieder mit einer Reibungskupplung 136 verse-

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hen und der Aufnahmehaspel 142 ist mit einem Antriebsmotor 152 gekuppelt, um den Träger oder das Substrat aufwinden zu können, wobei der Motor über die durch die hohle Grundplatte 252 geführten Ahschlußleitungen 154 gespeist wird.

Die einzelnen Windungen 140 des Substrates oder Trägers sind bei der Einrichtung 250 wieder im wesentlichen dicht um die Trommel 118 gelegt, wobei zwar der Gesamtweg des Substrates oder Trägers gewunden ist, die einzelnen Windungen aber auf der Oberfläche der Trommel sämtlich im wesentlichen parallel zueinander und senkrecht zur Achse der Trommel 118 geführt sind. Die Vorrichtungen 87 zur Verschiebung der Windungen sind so ausgebildet, daß sie nur einen kurzen Abschnitt jeder Windung am unteren Teil der Trommel 118 von einer Stellung in die nächste Stellung verschieben.

Ein Paar Rollen oder Walzen 258 und 260 aus rostfreiem Stahl ist im Bereich des unteren Teiles der Trommel 118 so befestigt, daß sich die Rollen oder Walzen mit der Trommel drehen. Die Walze 258, welche in Figur 7 nicht sichtbar ist, jedoch in der Darstellung gemäß Figur 8 auf der linken Seite zu sehen ist, läuft leer mit, wird jedoch fest gegen die Trommel 118 angedrückt. Vorzugsweise ist diese Walze an Bügeln oder Lagerarmen gelagert, welche in den Zeichnungen nicht dargestellt sind, welche jedoch im wesentlichen genauso ausgebildet sind, wie die Bügel oder Lagerarme 262, welche zur Lagerung des linken Endes der Walze 260 dienen. Der Bügel oder Lagerarm 262 und die Bügel oder Lagerarme, welche zur Lagerung der Druckwalze 258 dienen, sind vorzugsweise an der Grundplatte 252 befestigt.

Die Walze 260, welche von dem Bügel oder Lagerarm 262 zu einem Antriebsmechanismus 264 reicht, wird fest gegen die Unterseite der Trommel 118 angedrückt. Die Walze kann als Überholwalze bezeichnet werden, da sie von dem Antriebsmechanismus 264 mit solcher Geschwindigkeit angetrieben wird, daß sie das Bestreben hat, sich rascher zu drehen als im Falle des unmittelbaren An- '

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triebe durch die Trommel 118.

Der noch nicht beschichtete Träger oder das Substrat 70 wird von der Vorratsrolle 132 gegen den Widerstand der Reibungskupplung 136 abgezogen und in den Spalt zwischen der Walze 258 und der Trommel 118 gezogen. Der Träger läuft dann vollständig um die Trommel herum, wobei er einen kreisförmigen Weg beschreibt, der koaxial zur Trommelachse verläuft, wobei die einander gegenüberliegenden Enden dieses Bewegungsweges in einer Ebene senkrecht zur Trommelachse gelegen sind. An der Walze 260 verläuft der Bewegungsweg des Substrates oder Trägers 70 aus der ersten Windung heraus in den Spalt zwischen der Walze 260 und der Oberfläche der Trommel 118 und danach erscheint der Träger oder das Substrat am auslaßseitigen Walzenspalt.

An dieser Stelle wird nun eine lose zwischen den Walzen 258 und 260 herabhängende Schlaufe gebildet, welche mit 266 bezeichnet ist. Diese Schlaufe beginnt am sich öffnenden Walzenspalt zwischen der Walze 260 und der Trommel .118 und endet an dem konvergierenden Walzenspalt zwischen der Trommel 118 und der Walze 258, wobei jedoch im Bereich dieser Schlaufe eine Axialverschiebung um mindestens die Breite des Substrates oder Trägers 70 vorgesehen ist, so daß er zum Beginn der zweiten Windung um die Trommel herum gelangt. Die Schlaufe ist also leicht verdreht, da sie jedoch lose herabhängt und der Träger oder das Substrat sehr flexibel ist, folgt er dem Weg zu der verschobenen Position ohne Schwierigkeiten. Es sei also nochmals darauf hingewiesen, daß die erste Windung an der Walze 258 beginnt, um die Trommel 118 herum und unter der Walze 260 durch verläuft und dann in die erste, frei herunterhängende Schlaufe 266 übergeht, welche am Ende der ersten Windung beginnt und am Anfang der zweiten Windung aufhört.

Die erste, frei herabhängende Schlaufe ist mit 266 bezeichnet, während die folgenden Schlaufen allgemein mit 268 bezeichnet sind.

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Es versteht sich, daß ebenso viele Schlaufen wie Windungen 140 vorgesehen sind und daß die Schlaufen jeweils frei herabhängen und lang genug sind, um eine entsprechende Verdrehung oder Biegung des Trägers oder Substrates zuzulassen, damit er des Weg der Schlaufe bis zum Beginn der folgenden Windung unter der Andruckwalze 258 hindurch folgen kann. Die Andruckrolle 258 wird fest gegen die Oberfläche der Trommel 118 angedrüokt und vermittelt dem Träger oder Substrat 70 einen Zug oder Widerstand, welcher den Träger gegen die Oberfläche der Trommel 118 festzieht. Die Überholwalze 260, welche mit einer Geschwindigkeit angetrieben wird, die etwas über derjenigen Geschwindigkeit liegt, die sich bei unmittelbarem Antrieb der Walze 260 durch die Trommel 118 einstellt, sucht den Träger oder das Substrat noch fester gegen die Oberfläche der Trommel 118 zu ziehen. Auf diese Weise wird das Substrat oder der Träger in dichter Anlage an der Trommel gehalten, während die Schlaufen lose unterhalb der Trommel 118 nach abwärts hängen. Die Verschiebung von Windung zu Windung muß nicht am gesamten Trommelumfang und längs der gesamten Axiallänge der Trommel hinweg erfolgen, sondern wird nur an den herabhängenden Schlaufen 268 vorgenommen, wo aufgrund des freien Herabhängens und der Flexibilität des Trägers Schwierigkeiten nicht auftreten.

Die letzte Windung des nunmehr beschichteten Substrates oder Trägers 78 auf der Trommel 118 läuft aus dem sich öffnenden Spalt zwischen der Walze 260 und der Trommel 118 heraus und wird dann unmittelbar auf den Aufnahmehaspel 142 aufgewickelt. Der Antriebsmotor 152 des Aufnahmehaspels 142 ist mit geeigneten Einrichtungen ausgestattet, um das betreffende Längenstück des Substrates straff zu halten.

Die Walzen 258 und 260 können zur Mitte hin leicht ballig gehalten sein, um eine Durchbiegung auf der Walzenlänge zu kompensieren und den Andruck gegen die Trommel 118 konstant zu halten, so daß sämtliche Windungen dicht an die Trommel 118 gedrückt werden. Dieser Vorgang wird durch das leichte Schrumpfen des Trä-

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gers oder Substrates begünstigt. Die Schlaufen 266 und 268 sind so besessen, daß sich eine frei herabhängende Länge beträchtlicher Größe ergibt, beispielsweise eine Länge von 15,3 cm bei einer Trommel 118 ait eines Durchmesser von 102 cm, derart, daß geringere Veränderungen sich an irgend einer Schlaufe nicht so stark bemerkbar machen, daß diese Schlaufe zu nahe an den Trommelumfang gerät, um eine Verdrehung und Verschiebung des Trägere oder Substrates noch zuzulassen. Ein Schlupf auf der Trommel ist nahezu ausgeschlossen. Der abgelagerte Dünnfilmbelag ist im allgemeinen so hart, daß die Walzen 253 und 260 den Belag oder die Schicht nicht verkratzen können. Einfache Detektoreinrichtungen zur Feststellung einer ungewöhnlichen Verkürzung einer der Schlaufen können vorgesehen sein, um gegebenenfalls die Einrichtung stillzusetzen.

In Figur 9 ist eine vereinfachte Darstellung gezeigt, welche zur Erläuterung der Wirkungsweise der Walzen 258 und 260 und der frei herabhängenden Schlaufen 266 und 268 dient, in deren Bereich eine Verschiebung von Windung zu Windung erfolgt.

Der Träger oder das Substrat 70 wird von der Vorratsrolle 132 abgezogen und verläuft teilweise um die Walze 258 herum zu dem mit 140-1 bezeichneten Beginn der ersten Windung. Dann läuft der Träger oder das Substrat an der Seite der Trommel hoch und über den Scheitel der Trommel hinweg, wie bei 140-2 gezeigt ist und wandert dann nach abwärts und teilweise um die Überholwalze 260 herum zu einer mit 140-3 bezeichneten Stelle. Danach bildet der Träger die erste freihängende Schlaufe 266, die sich in der dargestellten Weise nach rechts verschiebt und wieder teilweise um die Andruckwalze 258 herum zu dem Abschnitt 140-4 hinführt. Nun wird die zweite Windung des Trägers oder Substrates gebildet, welche dem Weg 140-5 folgt, an der Trommel 118 hinabläuft und teilweise um die Überholwalze 260 geführt ist, um zu der Stelle 140-6 gelangen. Damit ist auch die zweite Windung des Trägers oder Substrates vervollständigt und es beginnt die zweite herabhängende Schlaufe 268-2, welche solchen Verlauf besitzt, daß der Träger

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oder das Substrat wieder teilweise um die Andruckwalze 258 geführt werden kann und in die dritte Windung einläuft. Die dritte Windung beginnt an der Stelle 140-7 unmittelbar nach Durchlauf durch die Andruckwalze 258 und folgt dann dem mit 140-8 bezeichneten Teil des Bewegungsweges über den Scheitel der Trommel 118 hinweg. Dann läuft der Träger oder das Substrat wieder bei 140-9 zur Unterseite der Trommel und teilweise um die Überholwalze zur Bildung der dritten, frei herabhängenden Schlaufe 268-3. Dieser Verlauf setzt sich fort, bis die letzte Windung 140-10 gebildet ist und der nun beschichtete Träger oder das Substrat 76 an der Stelle 140-11 teilweise um die Überho!walze 260 herumgeführt und dann unmittelbar auf den Aufnahmehaspel 142 gewickelt werden kann.

Es seien noch einige Bemerkungen zu dem Aufbau der Auftreffelektrodenanordnung 88 bzw. 156 bis I60 usw. gemacht. Die tatsächlich verwendeten Bauteile können Platten, Streifen oder sogar Stäbe sein, die bogenförmig so angeordnet sind, daß sich wirkungsmäßig eine Fläche ergibt. Wird die Auftreffelektrodenanordnung aus einer Vielzahl von Stäben gebildet, so ist der Austausch leicht und wirtschaftlich und außerdem können Stäbe aus unterschiedlichen Werkstoffen unmittelbar nebeneinander in den gewünschten Mengenanteil angeordnet werden, um bestimmte Legierungen, Verbindungen oder dergleichen ablagern zu können. Soweit hier also bogenförmige Bauteile erwähnt sind, kann es sich auch um Anordnungen von Stäben, Streifen oder Platten in insgesamt bogenförmiger Gestalt handeln. Im Falle der Anordnung von Stäben können diese hohl ausgeführt sein, so daß durch das Innere ein Kühlmittel geführt werden kann.

Einzelheiten der beschriebenen Einrichtungen, soweit sie dem mit Beschichtungsanlagen vertrauten Fachmann ohnedies geläufig sind, wurden hier nicht dargestellt und beschrieben. Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Anzahl der Windungen des Trägers oder Substrates entsprechend den Gegebenheiten und den Erfordernissen der Einrichtung verändert werden kann. Charakteristischerweise

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sind jedoch etwa zehn Windungen bei einem Durchmesser von 102 cm vorgesehen. Die Antriebsmotoren und die übrigen Antriebsmechanismen müssen die in der Anlage anzutreffenden Forderungen bezüglich Leistung, Wärmeabgabe, Korrosion, Schmierung und dergleichen erfüllen. Bezüglich der elektrischen Eigenschaften müssen die Frequenzen und Spannungen und die zu handhabenden Stromdichten berücksichtigt werden. Beispielsweise ist in bestimmten Staaten für die Speisung der Auftreffelektrodenanordnung eine Frequenz von 13,56 MHz vorgeschrieben. Zur Übertragung elektrischer Energie dieser Frequenzen sind besondere Leitungen und Anschlüsse erforderlich. Außerdem müssen selbstverständlich Abschirmprobleme gelöst werden und es sind Abstimmkondensatoren zur Abstimmung der Auftreffelektrodenanordnung und der Trommel notwendig.

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Claims

Patentansprüche

lVVerfahren zum Aufbringen von Dünnfilmbelägen auf langgestreckte Träger vermittels Plasmadampfbeschichtung in einer Druckkammer, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger längs eines bestimmten Weges durch die Druckkammer geführt und nur mit einer Oberfläche einem Plasmadampf ausgesetzt wird, wobei jedoch auf diesem Weg wiederholt eine Plasmadampfbehändlung erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Weg des Trägers an mindestens zwei im Abstand voneinander gelegenen Plasmadampfwolken vorbeiführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Weg des Trägers im wesentlichen Windungen folgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Weg des Trägers einer Schraubenlinie folgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Weg zumindest auf seiner größten Länge in einer Zylindermantelfläche liegt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Weg des Trägers eine Anzahl zueinander paralle ler Windungen aufweist, die nebeneinander liegen und insgesamt im wesentlichen in einer Zylindermantelfläche verlaufen, mit Au nähme efaes kurzen, vorzugsweise unteren, Windungsabschnittea, an welchem jeweils eine Schlaufe vorgesehen ist, die von dem Ende einer Windung zum Beginn der nächst folgenden Windung verläuft und an der betreffenden Stelle der Zylindermantelfläche,

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vorzugsweise an deren Unterseite, angeordnet ist, derart, daß der Träger von einer Windung zur nächsten Windung übertragen werden kann, um den Träger in Umfangsrichtung und axial zu der genannten Zylindermantelfläche längs eines Bewegungsweges zu transportieren.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Zylindermantelfläche eine Außenfläche eines Zylinders ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Plasmadampf in einer Form erzeugt wird, welche im wesentlichen der geometrischen Form entspricht, die vom Bewegungsweg des Trägers bestimmt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Plasmadampf elektrisch erzeugt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Plasmadampf mittels eines Hochfrequenzfeldes erzeugt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10 und/oder Anspruch

5, dadurch gekennzeichnet, daß der Plasmadampf in einem zu dem genannten Zylinder koaxialen, außerhalb des Zylinders gelegenen, hohlzylindrischen Bereich gebildet wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11 und/oder Anspruch

6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlaufen frei hängen.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bombardierung des Trägers durch Sekundärelektronen auf seinem Bewegungsweg durch magnetische Hilfsmittel verhindert wird.

Ik. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Träger während seiner Bewegung längs des genannten Weges Oberflächenladungen entfernt werden.

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15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß während des Beschichtungsvorganges die Temperatur innerhalb des Druckbehälters auf einen bestimmten Bereich geregelt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» oder 7 bis 11 oder 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Weg des Trägers von einer Reihe zueinander paralleler, dicht nebeneinanderliegender Schraubenwindungen gebildet ist und daß sich der Träger im wesentlichen in Umfangsrichtung längs der Schraubenwindungen bewegt und kontinuierlich oder intermittierend in Axialrichtung mit Bezug auf die Schraubenwindungen verschoben wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger während seiner Bewegung längs des genannten Weges auf einen geregelten Temperaturbereich gekühlt bzw. kühl gehalten wird.

Ib. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger mindestens teilweise dadurch kühl gehalten wird, daß Sekundärelektronen magnetisch mit Bezug auf den Bewegungsweg des Trägers quer zu dessen Fläche abgeführt werden.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühlung des Trägers zumindest teilweise dadurch erfolgt, daß die durch den Träger übertragene Wärmeenergie absorbiert wird .

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger auf seinem Wege durch den Druckbehälter hindurchgeführt wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger im wesentlichen kontinuierlich von der Außenseite des Druckbehälters in diesen eingeführt, dann längs seines genannten Weges bewegt und dann wieder aus dem Druckbe-

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hälter herausgeführt wird, während der Plasmadampf in dem Druckbehälter aufrecht erhalten wird.

22. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 21, gekennzeichnet durch eine Vorratshaltevorrichtung (68 bzw. 132) für den zu beschichtenden Träger (70) sowie eine Aufnahmevorrichtung (84 bzw. 142) für den beschichteten Träger (78), ferner durch einen Druckbehälter (52 bzw. 112), in welchem die für die Plasmadampfbeschichtung notwendiger Bedingungen erzeugbar sind und durch in dem Druckbehälter angeordnete Führungseinrichtungen (32 bzw. 58 bzw. 118) zum Führen des Trägers von der Vorratshaltevorrichtung zur Aufnahmevorrichtung auf dem genannten Weg, auf welchem der Träger in seiner Längsrichtung wandert, derart, daß er mit einer Oberfläche auf diesem Wege wiederholt den Plasmadampf-Beschichtungsbedingungen ausgesetzt wird .

23. Einrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtungen (32 bzw. 58 bzw. 118) so ausgebildet sind, daß der genannte Weg im wesentlichen Windungen folgt.

24. Einrichtung nach Anspruch 22 oder 23, gekennzeichnet durch Mittel (l28 bzw. 220 bzw. 206) zur Regulierung mindestens der Oberflächentemperatur des Trägers (70) während seiner Bewegung längs des genannten Weges.

25. Einrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtungen eine Trommel (32 bzw. 58 bzw. 118) enthalten und daß zumindest ein Teil jeder Windung (l40) um die Außenfläche der Trommel gelegt ist.

26. Einrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß Antriebsmittel (124) zur Drehung der Trommel (32 bzw. 58 bzw. 118) zum Zwecke des Transports der Windungen (l40) des Trägers in Umfangsrichtung und weitere Antriebseinrichtungen (87) zur Bewegung der Windungen in Axialrichtung längs der Trommel vorgesehen sind.

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27. Einrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antriebsmechanismus zur Bewegung der einzelnen Windungen (140) des Trägers vorgesehen ist, welcher ein Walz«npaar (258, 260) enthält, welches an der Oberfläche der Trommel (lie) anliegt und die um die Außenfläche der Trommel gelegten Trägerabschnitte fest gegen die Trommeloberfläche anpreßt, während der zwischen den Walzen befindliche Trägerabschnitt gegenüber der Trommeloberfläche absteht und lose Schlaufen (266, 268) bildet.

28. Einrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß eine Walze (258) des Walzenpaares ständig fest gegen die Trommel (118) angedrückt wird und daß eine Walzenantriebsvorrichtung (264) vorgesehen ist, welche die andere Walze (26O) mit solcher, höherer Geschwindigkeit antreibt, daß die jeweils an der Trommeloberfläche anliegenden Trägerabschnitte unter einer Anspannung gehalten werden.

29. Einrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 26, gekennzeichnet durch eine Auftreffelektrodenanordnung (88 bzw. 156 bis I60) im wesentlichen bogenförmiger Gestalt, welche im wesentlichen koaxial und axial verschieblich zu der Führungseinrichtung (32 bzw. 58 bzw. 118) radial außerhalb derselben angeordnet ist, derart, daß sich ein hohlzylindrischer Plasmabeschichtungs-Behandlungsspalt (162) zwischen der Auftreffelektrodenanordnung und der Außenfläche der Führungseinrichtung bzw. des darauf befindlichen Trägers ergibt.

30. Einrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftreffelektrodenanordnung aus einer Anzahl bogenförmiger Auftreffelektrodenteile (156, 158, I60) besteht, von denen mindestens einige bestimmten umfangsmäßigen Abstand' voneinander haben und daß Einrichtungen (170, 172, 174) zur einzelnen Justierung der Auftreffelektrodenteile vorgesehen sind.

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31. Einrichtung nach Anspruch 29 oder 30, gekennzeichnet durch Magnetkörper (206, 214) zur Erzeugung eines magnetischen Feldes an dem Plasmabeschichtungs-Behandlungsspalt zur Beseitigung von Sekundärelektronen aus dem Bewegungsweg des Trägers.

32. Einrichtung nach Anspruch 25, 29 und 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkörper (206, 214) zur Erzeugung eines radialen, an dem genannten Spalt wirksamen Magnetfeldes innerhalb der die Führungseinrichtungen bildenden Trommel (118) und außerhalb der Auitreffelektrodenanordnung (156 bis I60) angeordnet sind.

33. Einrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 32, gekennzeichnet durch eine Photonenquelle (184), welche innerhalb des Druckbehälters (112) angeordnet ist und zur Verminderung der Oberflä-. chenaufladung des Trägers dient.

34. Einrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 33» dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtungen (lib) mit Wärmeabsorptionsmitteln (220) versehen sind.

35. Einrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeabsorptionsmittel von einem schwarzen Absorptionsbelag (220) gebildet sind.

36. Einrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß sich zur Durchführung einer im wesentlichen chargenweisen Beschichtung die Vorratshaltevorrichtung, die Aufnahmevorrichtung und die Führungseinrichtung innerhalb des Druckbehälters (112) befinden und derart an einem Behälterdeckel (114) gehaltert sind, daß sie zusammen mit diesem zum Einbringen eines neuen Trager-Längenstückes aus dem Behälter herausgezogen und in den Behälter hineingeschoben werden können.

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