DE3508690A1 - METHOD FOR COATING CERAMIC AND QUARTZ POTS WITH MATERIALS WHICH HAVE BEEN ELECTRICALLY BROUGHT INTO A STEAM PHASE - Google Patents

Description

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- bh 24.2.1985 - bh February 24, 1985

Eduard PINKHASOV, Mt. Vernon, N.Y. 10553, USAEduard PINKHASOV, Mt. Vernon, N.Y. 10553, USA

VERFAHREN FOR DIE BESCHICHTUNG VON KERAMIK-UND QUARZTIEGELN MIT STOFFEN, DIE ELEKTRISCH IN EINE DAMPFPHASE GEBRACHT WORDEN SIND.PROCESS FOR COATING CERAMIC AND QUARTZ CRUPS WITH SUBSTANCES THAT HAVE BEEN ELECTRICALLY BROUGHT INTO A STEAM PHASE.

Gegenstand dieser Erfindung ist ein Verfahren für die Beschichtung einer Trägerschicht oder Grundschicht mit einem Material, das mit elektrischen Vorrichtungen in die Dampfphase gebracht wird.This invention relates to a method for coating a carrier layer or base layer with a material that is vaporized with electrical devices.

Was die Bereiche der Beschichtung und der Oberflächenumwandlung einer Trägerschicht oder Grundschicht betrifft, so ist das Aufbringen von Material aus der Dampfphase heraus bereits gut bekannt. Ganz allgemein geschieht dabei folgendes:- der Stoff, welcher auf die Grundschicht oder Trägerschicht aufgebracht werden soll, wird im Bereich der Grundschicht oder Trägerschicht erwärmt und dabei zunächst einmal in den Flüssigzustand und dann in einen Dampfzustand gebracht. Der Stoff oder das Material durchläuft somit eine zweiphasige Umwandlung, nämlich zum einen eine Umwandlung aus der Festphase in die Flüssigphase und zum anderen dann schließlich eine Umwandlung aus der Flüssigphase in die Dampfphase.As for the areas of coating and surface transformation a carrier layer or base layer is concerned, so is the application of material from the Vapor phase out already well known. In general, the following happens: - The substance that is applied to the Base layer or carrier layer to be applied is in the area of the base layer or carrier layer warmed up and first brought into the liquid state and then into a vapor state. Of the Substance or the material thus undergoes a two-phase transformation, namely on the one hand a transformation from the solid phase into the liquid phase and then finally a conversion from the liquid phase into the vapor phase.

Der Beschichtungsvorgang erfolgt im allgemeinen im Vakuum. Damit die Material dämpfe auch auf die Grundschicht oder Trägerschicht gelangen können, muß ein relativ hohes Vakuum erst hergestellt werden.The coating process is generally carried out in a vacuum. So that the material also steams on the base layer or carrier layer, a relatively high vacuum must first be created.

Zur Herbeiführung der vorerwähnten Zweiphasentransformation oder Zweiphasenumwandlung können frühere System mit einer Induktionsbeheizung arbeiten.To bring about the aforementioned two-phase transformation or two-phase conversion can be earlier system work with induction heating.

Ein Problem besonderer Art ist im Zusammenhang mit denA particular problem is related to the

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Quarztiegeln gegeben, die für die Herstellung von Si-Iiziump1ättchen für die Halbleiterproduktion verwendet werden. Diese Tiegel, in denen das elementare Quarz geschmolzen wird, bestehen im wesentlichen aus Quarz und werden in einem stützenden Kohlenstoffmantel in eine Induktionsspule eingesetzt, die das elementare Quarz zu schmelzen hat. Sodann kann ein monokristalliner Siliziumkern in die im Tiegel enthaltene Siliziumschmelze eingeführt und dann zum Ziehen eines Siliziumstabes wieder langsam hochgeführt werden. Der gezogene Siliziumstab durchläuft sodann einen Abkühlungsvorgang der derart gesteuert und geregelt wird, daß das monokristalline Produkt in die Plättchen unterteilt werden kann. Diese Tiegel werden beim Schmelzen des elementaren Siliziums und bei dem Ziehvorgang viele Stunden lang in einer erhöhten Temperatur gehalten, welche ganz dicht an deren Erweichungspunkt liegt und in einer Temperatur, bei der ein Angriff durch das geschmolzene Silizium möglich ist und erfolgen kann. Dadurch wiederum wird eine Beschädigung der Tiegel verursacht, dadurch entsteht dann weiterhin auch noch die Möglichkeit, das in die zu produzierenden Haibleiterplättchen unerwünschte Verunreinigungen eingeschleppt werden.Quartz crucibles are used for the production of silicon platelets used for semiconductor production. These crucibles in which the elemental quartz are essentially made of quartz and are encased in a supporting carbon jacket an induction coil is used, which has to melt the elementary quartz. A monocrystalline silicon core can then be poured into the silicon melt contained in the crucible inserted and then slowly raised again to pull a silicon rod. The drawn one Silicon rod then goes through a cooling process that is controlled and regulated in such a way that the monocrystalline Product can be divided into platelets. These crucibles are used in the melting of the elementary Silicon and kept at an elevated temperature for many hours during the drawing process, which is quite is close to its softening point and at a temperature at which it can be attacked by the molten material Silicon is possible and can be done. This in turn causes damage to the crucible, this then also gives rise to the possibility of inserting this into the semiconductor chips to be produced unwanted impurities are brought in.

Nun wird im Bereich der Halbleiterproduktion schon seit langem nach einem Verfahren gesucht, mit dem solche Tiegel geschützt werden können und durch das solche Tiegel eine längere Standzeit erhalten könnten.Now in the field of semiconductor production has been Long searched for a method with which such crucibles can be protected and by such Crucibles could have a longer service life.

Ein anderes Problem ist wiederum mit dem Aufbringen von Metallen auf Keramikstoffe verbunden. Wenn auch Keramikstoffe mit vielen Metallen beschichtet werdenAgain, another problem is associated with the application of metals to ceramics. If also Ceramic materials can be coated with many metals

können, so sind bisher jedoch die als Wärmeschutz verwendeten Metalle Wolfram und Titan in einer Weise eingesetzt worden, die überhaupt nicht befriedigt. Bei den bisher bekannten Verfahren sind in praktisch allen Fällen Haftungsprobleme zu verzeichnen.but so far the metals used as thermal protection are tungsten and titanium in one way been used, which is not at all satisfied. The previously known methods are in practically all Cases of liability problems.

Die Erfindung stellt sich somit die nachstehend angeführten Aufgaben:-The invention thus has the following tasks:

Für die Dampfphasenbeschichtung von großflächigen Grundschichten und/od-er von Grundschichten mit komplexer Formgebung ein Beschichtungsverfahren zu schaffen, das mit relativ geringen Energiekosten und mit verbesserter Beschichtungsgleichmäßigkeit arbeitet.For the vapor phase coating of large areas Basic layers and / or of basic layers with more complex Shaping a coating process to create that with relatively low energy costs and with improved coating uniformity works.

Ein Verfahren zu schaffen, das für die Hochgeschwindigkeitsbeschichtung von Grundschichten mit großer Fläche und/oder mit komplexer Formgebung geeignet ist.To create a process that is suitable for high speed coating of base layers with a large area and / or with a complex shape is suitable.

Ein verbessertes Verfahren für die Schutzbeschichtung von Quarztiegeln zu schaffen, die bei der Herstellung von Halbleiterprodukten verwendet werden, und dadurch die Lebensdauer oder Standzeit dieser Quarztiegel zu verlängern.An improved method for protective coating of quartz crucibles used in the manufacture of semiconductor products, and thereby to extend the service life or service life of these quartz crucibles.

Ein verbessertes Beschichtungsverfahren für das Aufbringen von Metal 1beschichtungen auf Keramikstoffen zu schaffen, mit dem die Prbleme schlechter Haftung, so wie sie bei den früheren Systemen charakteristisch waren, vermieden werden.An improved coating method for application of metal 1 coatings on ceramics to create, with which the problems of bad adhesion, as it is characteristic of the earlier systems were to be avoided.

Die Erfindung löst die ihr gestellten Aufgaben dadurch, daß sie ein Dampfphasenbeschichtungsverfahren vorsieht, welches auf der Entdeckung beruht, daß besonders großflächige Oberflächenbeschichtungen dann hergestellt werden können, wenn eine längliche undThe invention achieves the objectives set by the fact that it uses a vapor phase coating process provides, which is based on the discovery that particularly large surface coatings then Can be made if an elongated and

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aus dem aufzubringenden Beschichtungsmaterial bestehende Elektrode in einem Vakuum längseits der Oberfläche der zu beschichtenden Grundschicht oder Trägerschicht angeordnet wird und wenn zwischen einem Ende dieser Elektrode und einer Gegenelektrode ein Lichtbogen gezündet und gehalten wird, der bei einer an die Elektrode angelegte Spannung von 30 Volt bis 60 Volt eine Stromstärke von 50 Ampere bis 90 Ampere hat.consisting of the coating material to be applied Electrode in a vacuum alongside the surface of the base layer or carrier layer to be coated is arranged and if an electric arc between one end of this electrode and a counter electrode is ignited and maintained at a voltage applied to the electrode of 30 volts to 60 Volts has an amperage of 50 amps to 90 amps.

überraschenderweise schien sich nach dem Zünden des Lichtbogens und nach dem Auseinanderfahren der beiden Elektroden der Lichtbogen, ein Teil des Lichtbogens oder eine vom Lichtbogen erzeugte Heizwirkung spiralförmig ringsum die lange Elektrode zu bewegen und dabei das Material der Elektrode in einem im wesentlichen schraubenförmigen oder spiralförmigen und sich und nach von der Gegenelektrode entfernenden Muster zu verdampfen.Surprisingly, after the ignition of the Arc and after the two move apart Electrodes of the arc, part of the arc or a heating effect generated by the arc in a spiral shape to move the long electrode all around, thereby reducing the material of the electrode in a substantially helical or spiral and down and to evaporate according to the pattern removing from the counter electrode.

Es ist in der Tat sehr überraschend, daß der Lichtbogen sich nicht nur auf den Raum zwischen den beiden Elektroden beschränkt, sondern daß zu ihm vielmehr auch noch eine Komponente oder ein Effekt gehört, die/ der sich von der Gegenelektrode aus spiralförmig in einen Längenbereich der langen Elektrode bewegt, der von der Gegenelektrode noch weiter entfernt ist, und dies trotz der Tatsache, daß die größte Leitfähigkeit auf der direkten Linie zwischen den beiden Elektroden - hier ist auch der größere Teil des Lichtbogens eingeschlossen - zu erwarten gewesen wäre. Dieser Effekt, der in einem gleichförmigen Querschnitt manifest ist, hat zur Gegenelektrode hin eine konische Form. EinIndeed, it is very surprising that the arc does not only affect the space between the two Electrodes, but rather that it also includes a component or an effect that / which moves spirally from the counter electrode into a length range of the long electrode, which is even further away from the counter electrode, and this despite the fact that the greatest conductivity on the direct line between the two electrodes - this also includes the greater part of the arc - would have been expected. This effect, which is manifest in a uniform cross-section, has a conical shape towards the counter electrode. A

übertragung des Elektrodenmaterials der Beschichtungselektrode auf die Grundschicht oder Trägerschicht kann oder konnte in beträchtlicher Entfernung von der Auftreffläche des Lichtbogens auf der Beschichtungseiektrode beobachtet werden.Transfer of the electrode material of the coating electrode on the base layer or backing layer or could be a considerable distance from the impact surface of the arc on the coating electrode can be observed.

Dieser Effekt scheint in der Tat nach dem Verlöschen des Originallichtbogens noch für kurze Zeit fortzudauern. Deswegen werden die Elektroden vorzugsweise periodisch miteinander zum Zünden des Lichtbogens in Kontakt gebracht, den man dann wieder erlöschen läßt.Indeed, this effect seems to continue for a short time after the original arc has been extinguished. Therefore, the electrodes are preferably periodically in contact with each other to ignite the arc brought, which can then be extinguished again.

Einem Merkmal der Erfindung zufolge ist an einem Ende der aus dem Beschichtungsmaterial bestehenden Elektrode und fern von der Lichtbogenzündungselektrode eine Vorrichtung vorgesehen, von der die Temperatur der material abgebenden Elektrode derart gesteuert und geregelt wird, daß sie im wesentlichen im Bereich von 800° F bis 1000° F gehalten wird. Die Geschwindigkeit, mit der unter den mit dieser Erfindung gegebenen Bedingungen einer niedigeren Spannung, einer schwächeren Stromstärke und niedrigeren Temperaturen das Material von der material abgebenden Elektrode verdampft wird, kann gegenüber der Verdampfungsgeschwindigkeit der früheren Systeme um das 1,5-Fache bis 2,5-Fache gesteigert werden. Für die Herstellung von materialabgebenden Elektroden können praktisch alle Metalle, Legierungen, Karbide und Silizide verwendet werden. Darüber hinaus können Metalle und andere Legierungen, Karbide, Boride, Silizide und Nitride auf die Grundschicht oder Trägerschicht aufgedampft werden.According to a feature of the invention, there is at one end the electrode made of the coating material and a device provided remote from the arc ignition electrode from which the temperature of the material-releasing electrode controlled and regulated in this way will be maintained substantially in the range of 800 ° F to 1000 ° F. The speed, with the conditions of a lower voltage, a weaker one under the conditions given with this invention Amperage and lower temperatures the material evaporates from the material-releasing electrode can be compared to the rate of evaporation the previous systems can be increased by 1.5 to 2.5 times. For the production of material dispensing Electrodes can be used with virtually all metals, alloys, carbides and silicides. In addition, metals and other alloys, carbides, borides, silicides and nitrides can be applied to the base layer or carrier layer are vapor-deposited.

Man versteht zwar nicht ganz, weshalb mit dieser Erfindung bei einem niedrigeren Energieverbrauch eine größere Verdampfungsgeschwindigkeit des Beschichtungsmaterial erreicht wird, doch es besteht die Möglichkeit, daß durch die Wanderung des Lichtbogens die entgegengesetzt gepolte Flüssigkeitsphase über einen größeren Bereich der material abgebenden Elektrode verteilt werden kann und dadurch in der Tat eine Aufdampfung der Metallschmelze in Dünnschichtform ermöglicht.It is not entirely understood why this invention has a lower energy consumption higher evaporation rate of the coating material is achieved, but there is a possibility that, due to the migration of the arc, the oppositely polarized liquid phase via a larger area of the material-releasing electrode can be distributed and thus in fact a vapor deposition which enables molten metal in thin-film form.

Einem anderen Merkmal der Erfindung zufolge wird das das zuvor beschriebene Prinzip für das Aufbringen einer Metal 1 beschichtung auf Kunststoffe genutzt, die die Form von Schaltschränken und Gehäusen für Elektronikbauteile haben. Mit der größten Überraschung ist festgestellt worden, daß sich die Erfindung für das Aufbringen reiner Siliziumbeschichtungen oder anderer Schutzbeschichtungen, beispielsweise Beschichtungen aus Siliziumkarbid, aus Siliziumnitrid oder aus Bornitrid, auf die Innenflächen von Quarztiegeln - diese Quarztiegel sind bisher in der Halbleiterproduktion zum Schmelzen des Siliziums und zum Ziehen der monokristallinen Siliziumstäbe verwendet worden - als höchst wirkungsvoll erweist. Die Erfindung kann weiterhin auch noch für das Aufbringen von Metal 1beschichtungen auf keramische Stoffe genutzt werden, wobei die Haftung auch dann besser ist, wenn es sich bei diesen Metallen um Nickel, Wolfram, Titan, Tantal oder anderer hitzebeständiger Metalle handelt, die bisher nur mit großen Schwierigkeiten auf keramische Grundschichten oder Trägerschichten aufgebracht werden konn-According to another feature of the invention, this becomes the application principle described above a Metal 1 coating is used on plastics that take the form of control cabinets and housings for electronic components to have. With the greatest surprise it has been found that the invention for the Application of pure silicon coatings or other Protective coatings, such as coatings made of silicon carbide, silicon nitride or boron nitride, on the inner surfaces of quartz crucibles - these quartz crucibles have so far been used in semiconductor production used to melt the silicon and pull the monocrystalline silicon rods - as proves highly effective. The invention can furthermore also be used for the application of metal coatings can be used on ceramic materials, whereby the adhesion is better even if it is with these Metals to nickel, tungsten, titanium, tantalum or other heat-resistant metals acts that so far can only be applied to ceramic base layers or carrier layers with great difficulty.

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ten. Die Erfindung eignet sich für die Beschichtung von praktisch jeder keramischen Grundschicht oder Trägerschicht. Für den Fall der Quarztiegel ist die Fläche, auf die die Beschichtung aufgebracht werden soll, vorzugsweise durch Sandblasen oder ein anderes Blasverfahren aufzurauhen. Der Begriff "Sandblasen" steht hier für das Schleudern von Schieifpartikelη gegen die Fläche, die zu beschichten ist. Als Schleifpartikel werden im allgemeinen verwendet:- Metal 1partikel , Si 1i ziumkarbid-Schleifstaub, Si 1i1iziumnitrid-Schleifstaub sowie andere für das Aufrauhen von Oberflächen geeignete Materialien und Stoffe. Für den Aufblasvorgang kann Druckluft oder ein anderes verfügbares Gas verwendet werden. In beiden Fällen kann darüber hinaus die Grundschicht oder Trägerschicht entweder in der Vakuumkammer oder vor der Einführung in die Vakuumkammer auf eine dem Schmelzpunkt des Metalles entsprechende Temperatur vorgewärmt werden. Die Vorheiztemperatur sollte jedoch mindestens mehrere hundert Grad betragen.th. The invention is suitable for coating practically any ceramic base layer or carrier layer. In the case of quartz crucibles, the surface on which the coating is to be applied is preferably to roughen by sandblasting or another blowing method. The term "sandblasting" stands here for the hurling of Schieifpartikelη against the area to be coated. As an abrasive particle are generally used: - Metal 1particle, Silicon carbide grinding dust, silicon nitride grinding dust as well as other materials and substances suitable for roughening surfaces. For the inflation process compressed air or another available gas can be used. In both cases it can also the base layer or backing layer either in the vacuum chamber or prior to introduction into the vacuum chamber to one corresponding to the melting point of the metal Temperature must be preheated. However, the preheating temperature should be at least several hundred degrees.

Für die Beschichtung von Keramikstoffen werden bei dieser Erfindung zwei aus verschiedenartigen Metallen bestehende Elektroden - beispielsweise aus einem hochleitfähigem Metall und aus einem hoch hitzebeständigem Metall - mit einer vorzugsweise als Keramikkörper ausgeführten Grundschicht oder Trägerschicht nebeneinander angeordnet, und zwar in einer Vakuumkammer, in der die Elektroden und die Grundschicht/Trägerschicht untergebracht sind. Entsprechend der Erfindung erhalten die Elektroden eine Polaritätszuordnung, d.h. eine der Elektroden erhält eine positive Polarität, währendFor the coating of ceramics, According to this invention, two electrodes made of different types of metal - for example a highly conductive one Metal and a highly heat-resistant metal - with a preferably designed as a ceramic body Base layer or carrier layer arranged side by side, in a vacuum chamber in which housed the electrodes and the base layer / carrier layer are. Obtained according to the invention the electrodes have a polarity assignment, i.e. one while the electrodes are given a positive polarity

die andere Elektrode, um das Material von einer dieser Elektroden zu verdampfen, ηegatiν gepolt wird, während es gleichzeitig den Anschein hat, als ob ein kleiner Anteil des zuletzt erwähnten Metalles auf der zweiten Elektrode abgelagert wird.the other electrode to the material from one of these Vaporizing electrodes, while ηegatiν is polarized at the same time it appears as if a small one Part of the last-mentioned metal is deposited on the second electrode.

Wird die Polarität sodann geändert, dann hat dies zur Folge, daß das Metall vorzugsweise von der zweiten Elektrode verdampft wird. Anfänglich mit einem kleinen Anteil des auf der zweiten Elektrode abgelagerten Metalles der ersten Elektrode, so daß am übergang zwischen den beiden Schichten eine Mischstruktur der Metalle entsteht.If the polarity is then changed, then this has the consequence that the metal preferentially from the second Electrode is evaporated. Initially with a small fraction of that deposited on the second electrode Metal of the first electrode, so that a mixed structure of the at the transition between the two layers Metals is created.

Die Nachteile, die bisher dann zu verzeichnen waren, wenn hoch!eitfähige Metalle, insbesondere Kupfer aber auch Gold und Silber, auf eine keramische Grundschicht oder Trägerschicht aufgebracht wurden, im Hinblick auf die Haftung und ganz besonders im Hinblick auf das Haften nach oder bei dem Anlöten oder Anschweißen von elektrisch leitenden Bauteilen, können dann vermieden werden, wenn vor dem Aufbringen des elektrisch hoch!eitfähigen Metalles das Keramikmaterial mit einer vergleichsweisen dünnen Schicht aus einem hitzefesten Metall beschichtet wird und wenn auf dies Zwischenschicht dann wiederum eine Schicht aus einem elektrisch leitenden Metall aufgebracht wird.The disadvantages that have been recorded up to now, however, are highly conductive metals, especially copper gold and silver have also been applied to a ceramic base layer or carrier layer, with a view to this on the adhesion and especially with regard to the adhesion after or during soldering or welding of electrically conductive components can then be avoided if, before the application of the electrically highly conductive metal, the ceramic material is coated with a comparatively thin layer of a heat-resistant Metal is coated and if on this intermediate layer then in turn a layer of an electrical conductive metal is applied.

So hat man insbesondere entdeckt, daß es möglich ist, eine beispielsweise 5 Mikron bis 10 Mikron dicke Schicht aus Wolfram, Molybdän, Titan oder Zirkonimum als hitzefestes Metall auf die Grundschicht oder Trägerschicht aufzubringen und dann eine dickere Schicht von beispielsIn particular, it has been discovered that it is possible to use a layer, for example 5 microns to 10 microns thick made of tungsten, molybdenum, titanium or zirconium as a heat-resistant metal on the base layer or carrier layer apply and then a thicker layer of example

weise 0,001 Zoll bis 0,12 Zoll Kupfer einer Kupferlegierung, Gold, Silber oder anderer nicht hitzefester Metalle, d.h. von Metallen, die gegenüber den hitzefesten Metallen einen beträchtlich niedrigeren Schmelzpunkt aufzuweisen haben.wise 0.001 inch to 0.12 inch copper of a copper alloy, Gold, silver or other non-heat-resistant metals, i.e. metals that are opposite to the heat-resistant Metals have a considerably lower melting point.

Es ist festgestellt worden, daß es bei Verwendung des Zweielektroden-Verfahrens dieser Erfindung möglich ist, die eine Elektrode aus dem hitzebeständigem Metall herzustellen und die andere Elektrode aus dem Metall, das nicht hitzebeständig ist und daß das bestimmte Metall, das aufzubringen ist, während der Aufbringung durch die Polaritätssteuerung der Elektroden steuernd und regelnd beeinflußt werden kann.It has been found that it can be done using the two-electrode method of this invention is the one electrode made of the refractory metal and the other electrode from the metal that is not heat-resistant and that certain Metal to be deposited during deposition by the polarity control of the electrodes controlling and regulating can be influenced.

Diese Erfindung verbessert auch das Haftungsvermögen im Hinblick auf die zum Ablösen der Beschichtung von der Grundschicht oder Trägerschicht erforderlichen Kraft um 100 mal oder mehr. Alle anderen Dinge sind gleich, wenn die Metallschicht zwischen der Kupferbeschichtung und der keramischen Grundschicht oder Trägerschicht aufgebracht wird.This invention also improves adhesiveness with regard to what is required to detach the coating from the base layer or carrier layer Force by 100 times or more. All other things are the same if the metal layer is between the copper plating and the ceramic base layer or carrier layer is applied.

Entsprechend der Erfindung kann eine keramische Grundschicht oder Trägerschicht Verwendung finden, kann darüber hinaus, um jedes gewünschte Muster zu erzielen mit der Maskentechnik gearbeitet werden.According to the invention, a ceramic base layer or carrier layer can be used In addition, the mask technique can be used to achieve any desired pattern.

Es ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung, daß eine der neben der Grundschicht oder Trägerschicht angeordneten Elektroden aus der Ausrichtung auf die andere Elektrode entfernt und durch eine Ersatzelektrode ersetzt werden kann, wobei das Verfahren mit derIt is an essential feature of the invention that one of the arranged next to the base layer or carrier layer Electrodes removed from alignment with the other electrode and replaced with a replacement electrode can be replaced, the procedure with the

zuletzt erwähnten Elektrode wiederholt und dabei zumindest eine Schicht des Metalles der dritten Elektrode auf die zweite Schicht aufgebracht wird.last-mentioned electrode repeated and thereby at least one layer of the metal of the third electrode is applied to the second layer.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zum Aufdampfen von Schutzbeschichtungen auf Quarztiegel für das Schmelzen von Silizium oder von Metallen, die zumindest teilweise von einer Elektrode aus verdampft werden, auf die ein Lichtbogen niedriger Spannung und schwacher Stromstärke auftrifft, um in einer Vakuumkammer eine Grundschicht oder Trägerschicht mit dem von der Elektrode verdampften Material zu beschichten. D'ie Elektrode kann beheizt werden und die Grundschicht oder Trägerschicht mit Sandblasen behandelt und dann vorgeheizt werden.The subject matter of the invention is thus a method for the vapor deposition of protective coatings on quartz crucibles for melting silicon or metals, which at least partially evaporates from an electrode be subjected to a low voltage arc and low amperage impinging on a base layer or carrier layer in a vacuum chamber to coat the material evaporated from the electrode. The electrode and the base layer can be heated or the carrier layer can be treated with sandblasting and then preheated.

Die Erfindung wird nachstehend nun anhand des in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles (der in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele) näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in .,..The invention will now be described below with reference to the exemplary embodiment shown in the drawing (the one shown in the drawing illustrated embodiments) explained in more detail. The drawing shows in., ..

Fig. 1 Eine Seitenansicht eines Systems für die Aufdampf ungsbeschi chtung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.Fig. 1 is a side view of a system for vapor deposition ungsbeschi rect as an embodiment of the invention.

Fig. 2 Eine ähnliche Ansicht eines anderen Systems, bei dem jedoch das im Aufdampfungsverfahren aufgebrachte Material auf einer vertikal angeordneten Wechsel elektrode gesammelt wird.Figure 2 is a similar view of another system, but using the vapor deposition method Applied material is collected on a vertically arranged alternating electrode.

Fig. 3 Ein skizzenhafter Vertikaischnitt für ein System, bei dem das Material auf eine Grundschicht oder Trägerschicht aufgebracht wird, die sich unter dem Metallschmelzbad befindet.Fig. 3 A sketchy vertical section for a system, in which the material is applied to a base layer or carrier layer which is located below the molten metal bath.

hig. 4 Eine Fig. 3 ähnliche Darstellung eines anderen Ausführungsbeispieles der Erfindung.hig. 4 A representation similar to FIG. 3 of another Embodiment of the invention.

Fig. 5 Eine Längsschnittdarstellung eines anderen Systems für das Aufbringen von Material auf eine Grundschicht oder Trägerschicht.Fig. 5 is a longitudinal sectional view of another Systems for applying material to a base layer or carrier layer.

Fig. 6 Eine Längsschnittdarstellung eines höchst kompakten Gerätes, mit dem das Verfahren der Erfindung sich verwirklichen läßt.Fig. 6 A longitudinal sectional view of a highest compact device with which the method of the invention can be implemented.

Fig. 7 Eine skizzenhafte Schnittdarstellung eines zur Verwirklichung der Erfindung bestimmten anderen Systems/Gerätes.Fig. 7 is a sketchy sectional view of a intended to implement the invention other system / device.

Fig. 8 Eine skizzenhafte Schnittdarstellung. Gezeigt ist die Anwendung der Erfindung für das Beschichten eines Quarztiegels, der bei der Herstellung von Hai bleiterplättchen verwendet wird.8 is a sketchy sectional illustration. Shown is the application of the invention to coating of a quartz crucible that is used in the manufacture used by shark lead plates will.

Fig 9 Die Darstellung eines weiteren Gerätes. Skizzenhaft dargestellt ist das Aufbringen großflächiger Beschichtungen auf keramische Grundschichten oder Trägerschichten gemäß der Erfindung. Fig. 9 The representation of a further device. The application of large areas is shown in a sketch Coatings on ceramic base layers or carrier layers according to the invention.

Fig. 10 Die Darstellung eines Systems/Gerätes zum Aufbringen von Keramikbeschichtungen gemäß der Erfindung.Fig. 10 The representation of a system / device for application of ceramic coatings according to the invention.

Fig. 11 Ein in einem größeren Maßstab dargestellter Schnitt durch ein Produkt der Erfindung.Fig. 11 A shown on a larger scale Section through a product of the invention.

Fig. 12 Eine Fig. 10 ähnliche Darstellung, die aber ein anderes System/Gerät für die Verwirklichung der Erfindung wiedergibt.Fig. 12 A representation similar to Fig. 10, but showing a different system / device for the implementation of the invention reproduces.

Fig. 13 Ein Diagramm. Gezeigt wird ein beim Aufbringen des Metalles für die erste Schicht und vor dem Beginn des Aufbringens der zweiten Schicht erzielter Effekt.Fig. 13 A diagram. A is shown when applying the metal for the first layer and effect achieved before the start of the application of the second layer.

Fig 14 Ein Schnitt durch ein Produkt, das mit dem System nach Fig. 13 hergestellt worden ist.FIG. 14 A section through a product which has been manufactured with the system according to FIG.

Mit Fig. 1 dargestellt ist ein System für das Aufbringen spiegelartiger/spiegelnder Schutzbeschichtungen auf Grundschichten oder Trägerschi eilten oder für das Verdampfen der verschiedensten Metalle oder Metalllegierungen, darunter auch hitzebeständige und hitzefeste Metalle, und deren Aufbringung als Beschichtungen auf eine Grundschicht oder Trägerschicht. Dieses System arbeitet gemäß der Erfindung mit einem einfachen Lichtbogenverfahren.1 shows a system for applying mirror-like / mirror-like protective coatings on base layers or carrier layers or for the evaporation of various metals or metal alloys, including heat-resistant and heat-resistant metals, and their application as coatings on a base layer or carrier layer. This system works according to the invention with a simple one Arc process.

Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, kann zu diesem Grundsystem/Grundgerät auch eine - nicht dargestellte Vakuumkammer gehören, die ähnlich der mit Fig. 6 dargestellten Vakuumkammer ausgeführt sein kann. In der Vakuumkammer kann eine Metallelektrode 1 von einem Elektrodenmanipulator 7 an einen Elektrodenkörper 2, der das Schmelzbad 3 aus der Metallschmelze enthält, mit dem der Lichtbogen dann gezündet wird, herangefahren werden.As can be seen from FIG. 1, this basic system / basic device also include a vacuum chamber, not shown, which is similar to that shown in FIG Can be performed vacuum chamber. In the vacuum chamber, a metal electrode 1 of a Electrode manipulator 7 on an electrode body 2, which contains the molten bath 3 from the molten metal, which is then used to ignite the arc will.

Der Elektrodenkörper 2 ist in eine Haltevorrichtung 5 eingesetzt. Von der Gleichstromquelle aus wird der Strom der Elektrode 1 und dem Elektrodenkörper 2 zugeführt und zwar über eine konventionelle Lichtbogen-Stabilisierungsschaltung. The electrode body 2 is in a holding device 5 used. From the DC power source the current of the electrode 1 and the electrode body 2 is supplied using a conventional arc stabilization circuit.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Elektrode 1,It has proven to be advantageous if the electrode 1,

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die einen relativ kleinen Querschnitt hat, ein Wärmeregler 6 zugeordnet wird. Dieser Wä'rmeregl er 6 soll ein überhitzen der Elektrode verhindern.which has a relatively small cross-section, a heat regulator 6 is assigned. This heat regulator should be 6 prevent the electrode from overheating.

Weil der Elektrodenkörper 2 einen wesentlich größeren Querschnitt aufweist, befindet sich das Schmelzenbad 3 in einer konkaven Ausnehmung, die in situ in den Elektrodenkörper 2 eingearbeitet wird.Because the electrode body 2 has a significantly larger cross section, the molten bath 3 is located in a concave recess which is worked into the electrode body 2 in situ.

Beispiel 1example 1

Das mit Fig. 1 dargestellte System/Gerät arbeitet mit den Elektroden 1 und 2, die aus Titan, Aluminium, Wolfram oder Kupfer bestehen. Bei einer Temperatur von 5000° F bis 7000° F wird ein Lichtbogen gezündet und gezogen, um dadurch das im Schmelzbad 3 vorhandene Metall zu verdampfen und das verdampfte Metall dann über eine Strecke von 10 cm bis 15 cm derart auf die Grundschicht 10 zu transportieren, daß auf dieser Grundschicht 10 eine Metallbeschichtung entstehen kann. In dem Schmelzbad 3 kann ein Metall g-emi sch aus den Metallen enthalten sein, die auch für die Elektroden verwendet worden sind, was wiederum bedeutet, daß auf die Grundschicht oder Trägerschicht eine Legierung der Metalle der beiden Elektroden aufgebracht wird. Die Elektrode besteht vorzugsweise aus Titan, während die Metallschmelze vorzugsweise aus Aluminium, Wolfram, Tantal oder Kupfer besteht.The system / device shown in FIG. 1 cooperates the electrodes 1 and 2, which are made of titanium, aluminum, tungsten or copper. At a temperature of 5000 ° F to 7000 ° F an arc is struck and drawn in order to thereby evaporate the metal present in the molten bath 3 and then over the evaporated metal a distance of 10 cm to 15 cm in such a way on the base layer 10 that on this base layer 10 a metal coating can arise. In the molten bath 3, a metal can g-emi sch from the Be included metals that have also been used for the electrodes, which in turn means that an alloy on the base layer or carrier layer the metals of the two electrodes is applied. The electrode is preferably made of titanium while the molten metal preferably made of aluminum, tungsten, Tantalum or copper.

Das System/Gerät nach Fig. 1 kann ohne wesentliche Änderungen auch für schmelzbadfreies Aufbringen von Karbidschutzbeschichtungen, zur Herstellung von SiIizidbeschichtungen auf der Grundschicht oder Trägerschicht, zur Herstellung von Karbid-oder Silizidbe-The system / device according to FIG. 1 can also be used for the application of molten bath without significant changes Carbide protective coatings, for the production of siliconicide coatings on the base layer or carrier layer, for the production of carbide or silicide

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Schichtungen und sogar zur Herstellung von Siliziumkarbidbeschichtungen auf der Grundfläche oder Trägerfläche verwendet werden. Wenn auf die Grundschicht oder Trägerschicht Si 1iziumkarbid-Wolframkarbidbeschich tungen aufgebracht werden sollen, dann besteht die Elektrode 2 aus Graphit und die Elektrode 1 aus Wolframsilizid. Für den. Für den Beginn wird in der Vakuumkammer ein Vakuum von 10" Torr hergestellt. Die-Layers and even for the production of silicon carbide coatings can be used on the base or support surface. When on the base layer or carrier layer Si silicon carbide-tungsten carbide coating lines are to be applied, then the electrode 2 consists of graphite and the electrode 1 of tungsten silicide. For the. To begin with, a vacuum of 10 "Torr is created in the vacuum chamber.

-15 ses Vakuum wird sodann auf einen Wert von 10 Torr oder auf einen niedrigeren Wert gehalten. Für den Lichtbogen findet eine Gleichspannung von 100 Volt Verwendung und der Lichtbogenstrom hat eine Stromstärke von 150 Ampere. Die Material an!agerung entsteht mit einer Geschwindigkeit von rund 0, 2 Gramm/Minute.-15 ses vacuum is then to a value of 10 Torr or held at a lower value. There is a DC voltage of 100 volts for the arc Use and the arc current has an amperage of 150 amps. The material agglomeration is created at a rate of around 0.2 grams / minute.

Auch in diesem Falle wird das Systern/Gerät nach Fig.l mit der üblichen und gewöhnlichen Vakuumkammer verwendet. Die Elektrode 1 kann aus Silizium oder aus Kohlenstoff bestehen und die Elektrode 2 aus einem Metall, dessen Silizid oder Karbid herbeigeführt werden soll. Wenn die Grundschicht oder Trägerschicht mit Silizium beschichtet werden soll, dann kann diese Elektrode auch aus Silizium bestehen.In this case, too, the system / device according to Fig.l used with the usual and ordinary vacuum chamber. The electrode 1 can be made of silicon or Consist of carbon and the electrode 2 of a metal, the silicide or carbide of which are brought about target. If the base layer or carrier layer is to be coated with silicon, then this can Electrode also consist of silicon.

Soll beispielsweise die Grundschicht oder Trägerschicht 10 eine Si 1iziumkarbidbeschichtung erhalten, dann kann die Elektrode 1 aus Silizium bestehen, wohingegen die Elektrode 2 als ein Kohlenstoffblock ausgeführt ist, der ein Schmelzenbad 3 von Silizium mit gelöstem Kohlenstoff enthält.Should, for example, the base layer or carrier layer 10 obtained a silicon carbide coating, then the electrode 1 can consist of silicon, whereas the electrode 2 is designed as a carbon block which contains a molten bath 3 of silicon with dissolved carbon.

Die entstandenen Dämpfe werden zur Grundschicht oder " Trägerschicht transportiert und auf ihr als eine Siliziumkarbidschicht abgelagert. Die Grundschicht oder Trägerschicht kann aus Titan bestehen und beiThe resulting vapors are transported to the base layer or "backing layer" and on it as one Deposited silicon carbide layer. The base layer or carrier layer can consist of titanium and at

dem Niederschlag, der auf der Grundschicht abgelagert wird, kann es sich um ein Gemisch (Legierung) aus Titansilizid und Titankarbid handeln.the precipitate deposited on the base layer it can be a mixture (alloy) of titanium silicide and titanium carbide.

Andererseits wiederum kann auf eine aus einer anderen Materialzusammensetzung bestehende Grundschicht oder Trägerschicht eine aus Titankarbid oder Titansilizid bestehende Beschichtung aufgebracht werden, wenn die Elektrode 1 aus Silizium oder aus Kohlenstoff hergestellt ist und wenn der Elektrodenkörper 2 aus Titan besteht.On the other hand, a base layer or a different material composition can be applied Carrier layer a coating consisting of titanium carbide or titanium silicide can be applied if the Electrode 1 is made of silicon or carbon and if the electrode body 2 is made of titanium consists.

Weist die evakuierte Vakuumkammer eine geringfügig oxidierende Atmosphäre auf, dann entstehen auf der Grundschicht oder Trägerschicht Siliziumdioxidbeschichtungen. If the evacuated vacuum chamber has a slightly oxidizing atmosphere, then the Base layer or carrier layer silicon dioxide coatings.

Das System/Gerät nach Fig. 1 eignet sich offensichtlich ganz besonders für die Halbleiterproduktion.The system / device according to FIG. 1 is obviously very particularly suitable for semiconductor production.

Zur Verhinderung einer überhitzung kann für die Elektrode 1 noch ein weiterer Wärmeregler 6 vorgesehen und über die Länge der Elektrode angeordnet werden. Darüber hinaus können auch noch für den Elektrodenkörper 2 zusätzliche Wärmeregelvorrichtungen vorgesehen werden, um dessen überhitzung zu verhindern.To prevent overheating, the electrode can be used 1 yet another heat regulator 6 can be provided and arranged over the length of the electrode. In addition, additional heat regulating devices can also be provided for the electrode body 2 to prevent it from overheating.

Besteht nun entweder die Elektrode 1 oder der Elektrodenkörper 2 aus Silizium und die andere Elektrode aus Kohlenstoff, dann hat dies zur Folge, daß durch den Reaktionsvorgang Siliziumkarbid und Beschichtungen erzeugt werden, die viel reiner sind als das ursprüngliche Siliziumdioxid und der ursprüngliche Kohlenstoff.There is now either the electrode 1 or the electrode body 2 made of silicon and the other electrode from carbon, then this has the consequence that silicon carbide and coatings through the reaction process that are much purer than the original silica and the original Carbon.

Si 1iziumdioxidbeschichtungen und Si 1iziumbeschichtungen besonders großer Dichte können dann hergestellt werden, wenn beide Elektroden aus Silizium bestehen - und das ist für die Beschichtung von Halb- - 16 -Silicon dioxide coatings and silicon coatings Particularly high density can be produced if both electrodes are made of silicon - and that's for the coating of half- - 16 -

1 eitervorrichtungen sehr wünschenswert.1 pus devices very desirable.

Das System/Gerät nach Fig. 2 ist dem mit Fig. 1 dargestellten System/Gerät im wesentlichen ähnlich. Es arbeitet jedoch mit einem etwas anderen Funktionsprinzip. Die Verdampfung erfolgt zumindest teilweise von der benetzten oberen Elektrode 101 aus.The system / device according to FIG. 2 is the one shown in FIG System / device essentially similar. However, it works with a slightly different principle of operation. The evaporation takes place at least partially from the wetted upper electrode 101.

In Fig. 1 sind die Komponenten und Teile, die jenen aus Fig. 1 entsprechen oder ähnlich sind, auch mit den gleichen Hinweiszahlen, die sich nur in den Hunderterposition von denen aus Fig. 1 unterscheiden, gekennzeichnet. In Fig. 1 the components and parts which correspond or are similar to those of Fig. 1 are also with the same reference numbers that are only in the hundreds position differ from those from Fig. 1, marked.

Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, ist der Elektrodenmanipulator 107 mit einem vertikal angeordneten Reziprokati onsantrieb 112 gekoppelt. Dieser bewegt die Elektrode 101 hin und her, wobei die Spitze der ElektrodeAs can be seen from FIG. 2, the electrode manipulator is 107 coupled to a vertically arranged reciprocating drive 112. This moves the electrode 101 back and forth, the tip of the electrode

101 dann periodisch in das in den Elektrodenkörper101 then periodically into the electrode body

102 eingeformte Metallschmelzenbad 103 eingetaucht wird.102 molded molten metal bath 103 immersed will.

Wenn die Elektrode 101 für das Neuzünden des Lichtbogens 104 hochgefahren worden ist, wird die auf der Elektrode 101 Vorhände Beschichtung aus geschmolzenem Metall verdampt und. dabei als Niederschlag auf der Grundschicht oder Trägerschicht 110 abgelagert.When the electrode 101 has been ramped up to re-ignite the arc 104, that on the Electrode 101 forehand coating of molten Metal fumed and. deposited as a precipitate on the base layer or carrier layer 110.

Der Elektrodenkörper 102 ist in die Haltevorrichtung 105 eingesetzt. Der Lichtbogenstrom wird von der Gleichspannungsquelle 109 aus über die Stabilisierungsschaltung 108 in der beschriebenen Weise zugeführt. Der Elektrode 101 ist ein Wärmeregler 106 zugeordnet. The electrode body 102 is in the holding device 105 used. The arc current is generated from the DC voltage source 109 via the stabilization circuit 108 supplied in the manner described. A heat regulator 106 is assigned to the electrode 101.

Dieses System hat sich im Hinblick auf eine Änderung oder Modifikation des zuvor beschriebenen Beispieles dann als besonders wirkunsvoll erwiesen. In diesem Falle besteht die Elektrode aus Titan, während es sich bei dem Metallschmelzenbad 103 um Aluminium handelt. This system has been developed with a view to changing or modifying the example described above then proved to be particularly effective. In this case, the electrode is made of titanium while it the molten metal bath 103 is aluminum.

Mit Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei welchem die Dämpfe auf eine Grundschicht oder Trägerschicht 217 aufgebracht werden, die unterhalb eine Tiegels 217 angeordnet ist, der als ein nach oben offener Ring ausgeführt ist und die Metallschmelze 203 aufnimmt. Der vorerwähnte ringförmige Tiegel ist in eine Halterung oder einen Rahmen 205 eingesetzt.With Fig. 3 is an embodiment of the invention shown in which the vapors are applied to a base layer or carrier layer 217, which is arranged below a crucible 217, which is designed as an upwardly open ring and the molten metal 203 receives. The aforementioned annular Crucible is inserted into a holder or frame 205.

In diesem Falle hat die obere Elektrode 201 die Form eines als Reflektor funktionierenden Kugel Segmentes. Das Zünden des Lichtbogens 204 zwischen der Elektrode 201 und der im Tiegel 217 vorhandenen Schmelze bewirkt, daß - wie mit den Pfeilen 219 dargestellt - die Dämpfe nach oben steigen und dann fokussierend nach unten derart auf die Grundschicht oder Trägerschicht 210 reflektiert werden, wie dies mit den Pfeilen 218 dargestellt ist.In this case, the upper electrode 201 has the shape of a spherical segment functioning as a reflector. The ignition of the arc 204 between the electrode 201 and the melt present in the crucible 217 causes that - as shown by the arrows 219 - the vapors rise upwards and then focus downwards in such a way are reflected onto the base layer or carrier layer 210, as shown by the arrows 218 is.

Die Gleichstromquelle 209 ist hier über die Lichtbogen-Stabilisierungsschaltung 208 elektrisch mit der Elektrode 201 und mit dem Tiegel 217 verbunden. Die auf der Stange 216 sitzende obere Elektrode 201 wird von dem Elektrodenmanipulator 207 in Vertikairichtung bewegt und von einer zusätzlichen Mechanik 215 auch in Horizontal richtung in Position gefahren. Die Zusatzmechanik bewirkt die Positionierung der Elektrode 201 über dem zu verdampfenden Metall.The DC power source 209 is here via the arc stabilization circuit 208 electrically with the electrode 201 and connected to the crucible 217. The upper electrode 201 sitting on the rod 216 is from the electrode manipulator 207 is moved in the vertical direction and moved into position in the horizontal direction by an additional mechanism 215. The additional mechanics causes the electrode 201 to be positioned over the metal to be vaporized.

Bei diesem Ausführungsbeispiel kann eine Elektrode 201 aus Titan, Molybdän oder Wolfram verwendet werden, die Metallschmelze kann aus Aluminium oder Kupfer bestehen und der Tiegel 217 aus Graphit.In this embodiment, an electrode 201 made of titanium, molybdenum or tungsten can be used, the molten metal can consist of aluminum or copper and the crucible 217 made of graphite.

Mit Fig. 4 ist wiederum ein anderes Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Dämpfe nach unten fließen und sich auf der Grundschicht oder Trägerschicht 310 ablagern.With Fig. 4 again another embodiment is shown in which the vapors flow downward and deposit on the base layer or backing layer 310.

Der oben offene und die Metallschmelze 303 enthaltende Tiegel 317 kann bei diesem Ausführungsbeispiel nachgefüllt werden, entweder mit flüssigem Metall aus einer Gießpfanne oder einer anderen Einrichtung 322 oder durch Hinzugeben von Festkörpermetall, das dann im Tiegel 317 erschmolzen wird. Der Tiegel 317 kann unter Verwendung einer Zusatzeinrichtung beheizt werden, beispielsweise mit einer induktiven Heizvorrichtung, und wird von einer Halterung 305 gehalten.The open top and the molten metal 303 containing Crucible 317 can in this embodiment be refilled, either with liquid metal from a ladle or other facility 322 or by adding solid metal that is then melted in crucible 317. The crucible 317 can be heated using an additional device be, for example with an inductive heating device, and is held by a bracket 305.

In den Boden des Tiegels 317 sind die öffnungen 321 eingearbeitet, aus denen Tröpfchen der Metallschmelze austreten. Diese Tröpfchen werden dann von dem zwischen der Elektrode 301 und dem Boden des Tiegels 317 gezündeten und aufgebauten Lichtbogen verdampft.In the bottom of the crucible 317, the openings 321 are incorporated, from which droplets of the metal melt step out. These droplets are then picked up from between the electrode 301 and the bottom of the crucible 317 ignited and built-up arc evaporates.

Im Bereich des Lichtbogens kann die Temperatur mit einer zusätzlichen induktiven Einrichtung 324 gesteuert und geregelt werden. Die Elektrode 301 kann gekühlt werden, beispielsweise von dem dargestellten Kühlungselement 306.In the area of the arc, the temperature can be controlled with an additional inductive device 324 and be regulated. The electrode 301 can be cooled, for example from that shown Cooling element 306.

Die Elektrode 301 wird vom Elektrodenhalter 307 zum Tiegel 317 hin bewegt. Der Lichtbogen wird von einer Lichtbogen-Stabilisierungsschaltung 308, die mit einerThe electrode 301 is from the electrode holder 307 for Crucible 317 moved there. The arc is controlled by an arc stabilization circuit 308, which is provided with a

Gleichstromquelle 309 verbunden ist, aufrecht erhalten .DC power source 309 is connected, maintained .

Bei diesem Ausführungsbeispiel kann Kupfer als Metallschmelze verwendet werden.In this embodiment, copper can be used as a molten metal be used.

Statt der Zusatzvorrichtung 324 kann an der von dieser Vorrichtung eingenommenen Stelle eine zu beschichtende Grundschicht oder Trägerschicht vorgesehen wer. den, beispielsweise in Form eines Titanringes, auf dem zwecks Herstellung einer Beschichtung das verdampfte Material gesammelt wird.Instead of the additional device 324, one can be coated at the position occupied by this device Base layer or carrier layer provided who. on, for example in the form of a titanium ring the evaporated material is collected for the purpose of producing a coating.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die Metallschmelze zum Zeitpunkt ihres Entstehens in einem geschlossenen Raum verdampft wird, wobei die dabei entstehenden Dämpfe durch die öffnungen 425 auf die Grundschicht oder Trägerschicht 410 geführt werden.Fig. 5 shows an embodiment in which the Molten metal at the time of its formation in one closed space is evaporated, the resulting vapors through the openings 425 on the base layer or carrier layer 410 are guided.

In diesem Falle entsteht das Schmelzenbad dadurch, daß die von der Halterung 405 gehaltene Elektrode 402 dadurch geschmolzen wird, daß mit der Elektroden-Zuführungsvorrichtung 407 die Gegenelektrode 401 zugeführt wird, und zwar durch eine in die Elektrode 402 eingearbeitete Zentral bohrung 426, wobei die Elektrode 401 dann auch noch durch eine als Führung verwendete Isolierbuchse 427 geführt wird. Um eine überhitzung des vor den Offnungen 425 gelegenen Bereiches zu verhindern, ist in koaxialer Weise ringsum die beiden Elektroden in der Nähe des Lichtbogens 404 ein Wärmeregler 406 angeordnet. Die Beschichtung entsteht auf der Grundschicht oder Trägerschicht 410.In this case, the molten bath is created in that the electrode 402 held by the holder 405 is thereby formed is melted that with the electrode feeding device 407, the counter-electrode 401 is supplied, namely through a machined into the electrode 402 Central bore 426, with the electrode 401 then also through an insulating bushing used as a guide 427 is performed. To prevent the area in front of the openings 425 from overheating, a thermal regulator 406 is in a coaxial manner around the two electrodes in the vicinity of the arc 404 arranged. The coating is created on the base layer or carrier layer 410.

Der Strom wird in der beschriebenen Weise von einer Gleichstromquelle 409 den Elektroden über eine Lichtbogen-Stabilisierungsschaltung 408 zugeführt.The current is supplied in the manner described from a direct current source 409 to the electrodes via an arc stabilization circuit 408 supplied.

Fig. 6 zeigt ein tragbares galvanisches Lichtbogengerät für das Aufbringen von reflektierenden Beschichtungen, von Korrosionsschutzbeschichtungen, von Schutzbeschichtungen, von Haibleitermetal1 beschichtungen sowie von Si 1izidbeschichtungen und Karbidbeschichtungen. Dieses Gerät arbeitet mit dem zuvor beschriebenen Funkt i ο η s ρ r i η ζ i ρ.Fig. 6 shows a portable galvanic arc device for applying reflective coatings, of anti-corrosion coatings, of protective coatings, of semiconductor metal1 coatings as well as of Si 1icide coatings and carbide coatings. This device works with the previously described function i ο η s ρ r i η ζ i ρ.

Mit dem oben an der Vakuumkammer 500 vorhandenen Handgriff 530 kann das Gerät leicht transportiert werden.With the handle 530 on top of the vacuum chamber 500, the device can be easily transported.

In dieser Kammer angeordnet ist eine Hohlkugel 517, deren unterer Teil den Tiegel für die Metallschmelze 503 bildet. Der untere Teil der Hohlkugel ist innen mit einem hochtemperaturfesteh (hochtemperaturbeständigen) Material beschichtet, beispielsweise mit Alumini umoxid.A hollow sphere 517 is arranged in this chamber, the lower part of which is the crucible for the molten metal 503 forms. The lower part of the hollow ball is inside with a hoch Temperaturfesteh (high temperature resistant) Coated material, for example with aluminum umoxid.

Im oberen Teil ist das Innere der Hohlkugel - so wie dies mit der Hinweiszahl 531 angegeben ist - mit einer spiegelnden oder reflektierenden Beschichtung versehen, die die vom Schmelzenbad abgestrahlte Wärme wieder auf das Schmelzenbad zurückstrahlt.In the upper part is the inside of the hollow sphere - as indicated by reference number 531 - with a reflective or reflective coating, which radiates the heat radiated from the molten bath back onto the molten bath.

Zwischen einer Elektrode 501 und dem Schmelzenbad 503 wird ein Lichtbogen 504 gezündet. Mit dem Verbrauch des Elektrodenmaterials wird die Elektrode 501 von der Elektrodenhalterung 507 zum Schmelzenbad hin bewegt. An arc 504 is ignited between an electrode 501 and the molten bath 503. With consumption of the electrode material is the electrode 501 of of the electrode holder 507 is moved towards the molten bath.

Zusätzliches Metall, beispielsweise in fester Form, wird dem Schmelzenbad as Stab 532 zugeführt, der auch an der Beschickungsvorrichtung 533' befestigt ist, so daß dem Bad immer dann zusätzliches Metall zugeführt wird, wenn das Schmelzenbad verbraucht worden ist.Additional metal, for example in solid form, is fed to the melt bath as rod 532, which is also attached to the feeder 533 ' is, so that additional metal is always added to the bath when the molten bath has been used up is.

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-30 - - 2i-30 - - 2i

das Schmelzbadthe weld pool

Die Elektrode 501 undV503 sind schaltungsmäßig mit den einander gegenüberliegenden Anschlüssen einer Lichtbogen-Stabilisierungsschaltung und einer Gleichstromquelle derart verbunden, wie das zuvor bereits beschrieben worden ist.Electrodes 501 and V503 are connected in the circuit the opposite terminals of an arc stabilization circuit and a DC power source connected in such a way as has already been described above.

Um den Stab 532 herum ist eine rohrartige Elektrode 502 angeordnet.A tubular electrode 502 is arranged around the rod 532.

Dem unteren Teil der Kammer 500 ist eine Luftpumpe 533 zugeordnet. Mit dieser Luftpumpe wird die Kammer 500 mit der darin angeordneten Hohlkugel über einen Schlauch 534 und über ein Ventil 535 evakuiert. Auf die seitlich vorhandene öffnung 525 der Hohlkugel kann ein trichterförmig ausgeführter Adapter 536 aufgesetzt und mit der Hohkugel 517 verbunden werden.An air pump 533 is assigned to the lower part of the chamber 500. With this air pump the chamber 500 with the hollow sphere arranged therein is evacuated via a hose 534 and a valve 535. on the opening 525 on the side of the hollow sphere A funnel-shaped adapter 536 can be attached and connected to the hollow sphere 517.

Um ein unerwünschtes Kondensieren des Material dampfes auf dem Adapter 536 zu verhindern, kann ringsum den Adapter 536 eine Heizspule 537 angebracht werden.To avoid undesirable condensation of the material vapor To prevent the adapter 536 from falling, a heating coil 537 can be attached around the adapter 536.

Zwischen der öffnung 525 und dem Adapter 536 ist ein Vakuumverschluß 538 vorgesehen, desgleichen auch eine Haltevorrichtung 539, die eine Vielzahl von Adapter verschiedener Größen und Formen aufnehmen und halten kann.Between the opening 525 and the adapter 536 is a Vacuum seal 538 is provided, as is a holding device 539, which can hold a plurality of Can accommodate and hold adapters of various sizes and shapes.

Zum Adapter 536 gehört auch noch eine Vakuum-Abdichtung 540, die es ermöglicht, daß der Adapter 536 an die Grundschicht oder Trägerschicht 510 angelegt werden kann, die beschichtet werden soll.The adapter 536 also includes a vacuum seal 540 which enables the adapter 536 to be applied to the base layer or backing layer 510 that is to be coated.

Das mit Fig. 6 dargestellte tragbare Gerät wird zu der zu beschichtenden Grundschicht oder Trägerschicht mitgenommen. Hier wird der geeignete Adapter 536 auf die Haltevorrichtung 539 aufgesetzt. Schließlich wird die Vakuum-Abdichtung 540 gegen die zu beschichtendeThe portable device shown in FIG. 6 becomes the base layer or carrier layer to be coated taken away. Here the suitable adapter 536 is placed on the holding device 539. Finally will the vacuum seal 540 against the to be coated

Fläche 510 gepreßt. Der Lichtbogen strom wird aufgeschaltet. Das System wird mit der Luftpumpe 533 evakuiert und luftleer gepumpt. Dabei schmilzt das Metall und es entsteht das Schmelzenbad 503 in der Hohlkugel. Nun wird der Verschluß 538 geöffnet, woraufhin dann die Dämpfe zur Grundschicht oder Trägerschicht gelangen können und dies zumindest teilweise durch eine Druckdifferenz, die über das Ventil 535 zwischen dem Inneren der Hohlkugel 517 und dem Adapter 536 aufrecht erhalten wird.Surface 510 pressed. The arc current is switched on. The system is evacuated with the air pump 533 and evacuated. The metal melts in the process and the molten bath 503 is created in the hollow sphere. Now the shutter 538 is opened, whereupon then the vapors can reach the base layer or carrier layer and this at least partially through a Pressure difference established via the valve 535 between the interior of the hollow ball 517 and the adapter 536 is obtained.

Fast jedes Produkt kann an jeder Stelle beschichtet werden. Eine Vielzahl von Adaptern verschiedener Ausführungsformen und verschiedener Größen ermöglicht sogar das Beschichten von von komplizierten Körpern, ohne daß diese Körper dabei aus ihrem Einsatzbereich entfernt zu werden brauchen. Das Gerät kann zusammenklappbar ausgeführt werden, damit mit ihm auch das Innere von Kanälen oder dergleichen mehr beschichtet werden kann.Almost every product can be coated at any point. A variety of adapters of various designs and different sizes even enables the coating of complex bodies, without these bodies thereby leaving their area of application need to be removed. The device can be designed to be collapsible so that it can also do that Inside of channels or the like can be coated more.

One den Adapter kann das dargestellte Gerät auch im Rahmen der Raumfahrt als Antriebsvorrichtung für Personen und Sachen verwendet werden.One the adapter, the device shown can also be used as a drive device for people in the context of space travel and things are used.

Nach dem Zünden des Lichtbogens braucht nur der Verschluß 538 geöffnet zu werden, was wiederum zur Folge hat, daß aus der öffnung eine Strömung austritt, die den Vortrieb in die entgegengesetzte Richtung bewirkt. Unter Weltraumbedingungen kann das natürliche Vakuum des Raumes genutzt werden, so daß für diesen Fall die Luftpumpe wegfallen kann. Fast alle bei den Weltraumunernehmungen anfallenden Abfallstoffe könnenAfter the arc has been ignited, only the shutter 538 needs to be opened, which in turn results has that a flow emerges from the opening which causes the propulsion in the opposite direction. In space conditions this can be natural Vacuum of the room can be used, so that the air pump can be omitted in this case. Almost all of them Waste materials generated by space incursions can

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in der Kammer 517 für die Erzeugung dieser Antriebsleistung verarbeitet werden.processed in the chamber 517 for the generation of this drive power.

Das mit Fig. 7 dargestellte Ausführungsbeispiel vereinigt in sich die früher beschriebenen Eigenschaften und Merkmale sowie solche Eigenschaften und Merkmale, deren Konzepte in der zuvor beschriebenen Weise entwickelt worden sind.The embodiment shown in FIG. 7 is combined in itself the previously described properties and characteristics as well as such properties and characteristics, whose concepts have been developed in the manner previously described.

Bei diesem System, mit dem auf die Innenfläche 61Oa^ eines Rohres 610 - und bei dieser·Innenfläche handelt, es sich um eine Grundschicht oder Trägerschicht mit komplexer Formgebung - eine Beschichtung 610' aufgebracht werden kann, ist eine material abgebende Elektrode 602 entsprechender Form an einer Halterung 602a^ zentral im Inneren des Rohres angeordnet und montiert. Um diese Elektrode ist die induktive Heizspule 606a^ eines Temperaturreglers 606 gewickelt, der mit einem Thermoelement 606Jb oder einem ähnlichen Temperaturmeßfühler versehen sein kann, das/der im Ansprechen auf die Temperatur der material abgebenden Elektrode 602 die Temperatur dieser Elektrode konstant im Temperaturbereich von 800° F bis 1000° F über eine Rückführungsschaltung konventioneller Art hält.In this system, with the on the inner surface 61Oa ^ of a pipe 610 - and this inner surface is it is a base layer or carrier layer with a complex shape - a coating 610 'is applied is a material-releasing electrode 602 corresponding shape on a bracket 602a ^ arranged and mounted centrally inside the tube. Around this electrode is the inductive heating coil 606a ^ of a temperature controller 606 which is connected to a thermocouple 606Jb or similar temperature sensor may be provided that is responsive to the temperature of the material dispensing electrode 602 the temperature of this electrode is constant in the temperature range of 800 ° F to 1000 ° F via a feedback circuit conventional type.

Wie bei der zuvor beschriebenen Ausführung sind die Grundschicht/Trägerschicht und das für die Aufdampfung bestimmte Material in einer Vakuumkammer 600 eingeschlossen. Diese Vakuumkammer 600 kann bis auf 10 Torr evakuiert werden, was wiederum bedeutet, daß die Beschich
finden kann.As in the previously described embodiment, the base layer / carrier layer and the material intended for vapor deposition are enclosed in a vacuum chamber 600. This vacuum chamber 600 can be evacuated to 10 Torr, which in turn means that the Beschich
Can be found.

die Beschichtung bei einem Druck von 10" Torr statt-the coating takes place at a pressure of 10 "Torr-

Dem Ende der material abgebenden Elektrode 602 ist eine lichtbogenzündende Elektrode 601 zugeordnet, die an die Elektrode 602 herangefahren und von der Elektrode 602 auch wieder weggefahren werden kann,The end of the material dispensing electrode 602 is associated with an arc-igniting electrode 601, which is moved up to and from the electrode 602 Electrode 602 can also be moved away again,

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und dies mit einem entsprechenden Antrieb 607, der die Hin-und Herbewegung erzeugt und elektrisch gesteuert wird. Der Antrieb 607 kann im Ansprechen auf einen NuI 1 strom-Meßf UhI er 607a^ derart angesteuert werden, daß die Elektrode 601 von ihm dann, wenn der Lichtbogenstrom vollständig abgebaut worden ist, vollständig nach 1 inks gefahren und mit dem Ende 60Za^ der Elektrode 602 in Kontakt gebracht und dann zum Errichten des Lichtbogens wieder von der Elektrode 602 weggefahren wird. Der Lichtbogenstrom wird als pulsierender Gleichstrom von einer Gleichstromquelle 609 über eine Lichtbogen-Stabilisierungsschaltung 608 zugeführt und aufgeschaltet. Die Lichtbogenspannung ist derart eingestellt, daß sie im Bereich von 30 Volt bis 60 Volt liegt, während der Lichtbogenstrom derart eingestellt ist, daß er im Bereich von 50 Ampere bis 90 Ampere liegt.and this with a corresponding drive 607, the the reciprocating motion is generated and electrically controlled. The drive 607 can respond to a NuI 1 strom-Meßf UhI er 607a ^ driven in this way that the electrode 601 of him when the arc current has been completely dissipated, completely after 1 inks and with the end of 60 digits Electrode 602 brought into contact and then back off electrode 602 to establish the arc is driven away. The arc current is generated as a pulsating direct current from a direct current source 609 through an arc stabilization circuit 608 and activated. The arc voltage is set so that it is in the range of 30 volts to 60 volts, while the arc current is set to be in the range of 50 amps to 90 amps.

Wenn das System praktisch arbeitet, dann hat es nach dem Zünden und Errichten des Lichtbogens den Anschein, als wurden sich der Lichtbogen selber, ein Verdampfungs· effekt oder irgendein anderes elektromagnetisches Phänomen in Richtung der Pfeile A schraubenförmig oder spiralförmig fortbewegen, wobei sich die Position des Lichtbogenauftreffens und der Aufdampfung über die ganze Länge der diesem Phänomen unterworfenen material abgebenden Elektrode 602 erstreckt, d.h. über die Länge, in der das Phänomen bis zum erlöschen des Lichtbogens wirksam ist.If the system works in practice, then it has to the ignition and establishment of the arc it appears as if the arc itself, an evaporation effect or any other electromagnetic phenomenon in the direction of arrows A helically or move in a spiral, with the position of the arc strike and the vapor deposition extends the full length of the material-releasing electrode 602 subject to this phenomenon, i. e. over the length of time in which the phenomenon is effective until the arc is extinguished.

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Durch die Material abgabe wird die Elektrode 602 nach und nach in eine konische Form gebracht. Dies ist in Fig. 7 mit der Strichpunktlinie 602j) dargestellt.As a result of the release of material, the electrode 602 is relieved and then brought into a conical shape. This is in Fig. 7 with the dash-dotted line 602j).

Die Tatsache, daß durch die Konusbildung sich die Elektrode von der Grundschicht/Trägerschicht entfernt, d. h. daß zwischen beiden der Abstand größer wird, verursacht deswegen keine ernsthaften Probleme, weil der größte Anteil der Aufdampfung auch im Bereich der größten Material abnähme stattfindet, so daß die endgültige Beschichtung, wenn sie entlang der Grundschichtfortschrei tet, in hohem Maße gleichmäßig ist.The fact that the cone formation removes the electrode from the base layer / carrier layer, i. H. that the distance increases between the two does not cause serious problems because the largest part of the vapor deposition also in the area of the largest material would decrease, so that the final Coating as it progresses along the base coat tet, is highly uniform.

Das mit dieser Erfindung geschaffene System erweist sich dann als besonders nutzbringend, wenn temperaturempfindliche Stoffe mit einer sehr dünnen Materialbeschichtung zu versehen sind, weil der Beschichtungsvorgang sehr schnell erfolgt und es möglich ist, die Beschichtung ohne signifikante Erwärmung der Grund.-schicht oder Trägerschicht durchzuführen.The system created with this invention proves to be particularly useful when temperature sensitive Fabrics have to be provided with a very thin material coating because of the coating process takes place very quickly and it is possible to apply the coating without significant heating of the base layer or carrier layer.

Beispiel 2Example 2

Eine Kupferelektrode 602 der dargestellten Form wird mit einem Anfangsabstand von rund 10 cm zwischen den Elektroden in ein die Grundschicht oder Trägerschicht darstellendes Rohr eingesetzt. Die Temperaturführung für die Elektrode beträgt 900° F. Der Lichtbogen wird an einem Ende in der beschriebenen Weise gezündet und errichtet. Der Lichtbogenstrom hat eine Stromstärke von rund 70 Ampere. Nach dem Zurückziehen zur Bildung des Lichtbogens liegt an der Elektrode eine Spannung von rund 40 Volt an. Die Verdampfungsgeschwindigkeit der Elektrode 602 ist unter diesen Bedingungen größerA copper electrode 602 of the shape shown is used with an initial distance of around 10 cm between the electrodes in the base layer or carrier layer performing tube used. The temperature control for the electrode is 900 ° F. The arc is ignited at one end in the manner described and built. The arc current has an amperage of around 70 amperes. After retreating to education of the arc, a voltage of around 40 volts is applied to the electrode. The rate of evaporation of electrode 602 is larger under these conditions

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als die im Zusammenhang mit Beispiel 1 genannte Verdampfungsgeschwindigkeit. than the evaporation rate mentioned in connection with Example 1.

Mit dem mit Fig. 8 wiedergegebenen System können Quarztiegel 710 - diese Quarztiegel werden von der Halbleiterindustrie zum Schmelzen von Silizium und zum Ziehen von monokristal1inien Siliziumstäben aus der Schmelze verwendet, die letztendlich dann durch Zerschneiden in Si 1iziumplättchen aufgeteilt werden - mit einer Siliziumbeschichtung 710' versehen werden. In Übereinstimmung mit der Erfindung wird der Tiegel zunächst einmal durch Sandstrahlen an den Innenflächen aufgerauht und dann noch vor dem Einbringen in die Vakuumkammer auf eine Temperatur von 200° F bis 600° F vorgeheizt. Die beiden Siliziumelektroden 701 und 702 werden nebeneinander in das Innere des Tiegels eingeführt und dazu wird der der Elektrodenmanipulator 607 genutzt, der hin und her bewegt werden kann. Die Elektroden werden miteinander in Kontakt gebracht und dann wieder voneinander getrennt, wie dies mit den Pfeilen 707^ und 707Jb kenntlich gemacht ist. Dabei wird der Lichtbogen gezündet und errichtet. Die Stromversorgung, die in der beschriebenen Weise gehalten werden kann, ist mit der Hinweiszahl 709 gekennzeichnet. Auch in diesem Falle kann der Lichtbogenstrom eine Stromstärke von 50 Ampere bis 90 Ampere haben, kann eine Spannung von rund 30 Volt bis 60 Volt angelegt sein. Es wird eine höchst gleichmäßige und sehr gut haftende Beschichtung erzielt, insbesondere dann, wenn das Silizium zuvor vorgeheizt ist, d.h. durch Vorrichtungen, die auch bei dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 7 benutzt werden.With the system shown in FIG. 8, quartz crucibles 710 - these quartz crucibles are used in the semiconductor industry for melting silicon and for pulling monocrystalline silicon rods from the melt used, which are then ultimately divided into silicon wafers by cutting - with a Silicon coating 710 'are provided. In accordance With the invention, the crucible is first of all roughened on the inner surfaces by sandblasting and then preheated to a temperature of 200 ° F to 600 ° F prior to placing in the vacuum chamber. The two silicon electrodes 701 and 702 are inserted side by side into the interior of the crucible and the electrode manipulator 607 is used for this purpose used, which can be moved back and forth. The electrodes are brought into contact with each other and then separated from each other again, as indicated by the arrows 707 ^ and 707Jb. Included the arc is ignited and established. The power supply kept in the manner described is marked with the reference number 709. In this case too, the arc current can a current of 50 amps to 90 amps, a voltage of around 30 volts to 60 volts can be applied be. A highly uniform and very well adhering coating is achieved, especially when if the silicon has been preheated beforehand, i.e. by means of devices which are also used in the exemplary embodiment from Fig. 7 can be used.

Wenn im Bereich des Lichtbogens eine Stickstoffatmoshäre gegeben ist, dann bewirkt dies, daß eine SiIiziumnitridbeschichtung, Si^N^ - Beschichtung, hergestellt wird. Eine Si 1iziumkarbidbeschichtung entsteht dann, wenn eine Elektrode aus Kohlenstoff besteht. Mit dem gleichen System jede Grundschicht oder Trägerschicht mit reinem Silizium, reinem Si, oder mit einer anderen der vorerwähnten Beschichtungen versehen werden. Nach dem einleitenden Lichtbogenzünden werden die Elektroden gekühlt.If there is a nitrogen atmosphere in the area of the arc is given, then this has the effect that a silicon nitride coating, Si ^ N ^ coating, made will. A silicon carbide coating is created when an electrode is made of carbon. With the same system every base layer or carrier layer be provided with pure silicon, pure Si, or with another of the aforementioned coatings. After the initial arc ignition, the electrodes are cooled.

Fig. 9 zeigt ein System für die Großflächenbeschichtung einer aus Keramikmaterial bestehenden Grundschicht oder Trägerschicht 801. Diese kann nach dem Sandstrahlen der beschichtungsaufnehmenden Fläche dadurch vorgeheizt werden, daß ein Brenner 820 an der Unterseite der Grundschicht oder Trägerschicht entlanggeführt wird. Die Elektrode 801, die aus einem hitzefesten Metall oder aus Nickel bestehen kann, wird durch den Manipulator 807 mit der Gegenelektrode 802, die ebenfalls aus dem gleichen Metall bestehen kann, in Kontakt gebracht und dann wieder von dieser Gegenelektrode entfernt.Fig. 9 shows a system for large area coating a base layer or carrier layer 801 made of ceramic material. This can after sandblasting the coating-receiving surface is thereby preheated be that a burner 820 is guided along the underside of the base layer or carrier layer will. The electrode 801, which can consist of a heat-resistant metal or nickel, is through the Manipulator 807 with the counter electrode 802, which is also may consist of the same metal, brought into contact and then again from this counter electrode removed.

Zum System gehört auch die Stromversorgung 809. Die Elektroden sind in diesem Falle auf einer Gleitbahn 821 derart montiert, daß sie an der Grundschicht oder Trägerschicht entlanggefahren werden können, wobei der Lichtbogen wiederholt gezündet wird und wobei sich der Lichtbogen in der Vakuumkammer, die die Gesamtgruppe aufnimmt, sich entlang der Elektrode 801 bewegt.Die Gesamte Oberfläche der Grundschicht oder Trägerschicht wird unter Nutzung des im Zusammenhang mit Fig. 7 beschriebenen Funktionsprinzips beschichtet. The system also includes the 809 power supply. In this case, the electrodes are on a slide 821 mounted in such a way that they can be moved along the base layer or carrier layer, with the arc is struck repeatedly and where the arc in the vacuum chamber, which accommodates the entire group, moves along the electrode 801 The entire surface of the base layer or carrier layer is made using the related coated with the principle of operation described in FIG.

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Beispiel 3Example 3

Unter Verwendung des mit Fig. 9 dargestellten Systems/Gerätes und des im Zusammenhang mit Fig. 9 beschriebenen Funktionsprinzips wird eine Aluminiumoxidplatte mit einer Wolframbeschichtung beschichtet. Verwendet werden Wolframelektroden. Die Beschichtung hat eine Dicke von 1 bis 2 mils. Bei einem Elektrodenabstand von maximal 4 mm hat der Lichtbogenstrom eine Stromstärke von 50 Ampere und liegt eine Lichtbogenspannung von 40 Volt an. Die Elektrode hatte einen Duchmesser von rund 1 cm. Die Wolframbeschichtung haftet sehr fest an der Aluminiumoxidplatte.Using the system / device illustrated in FIG and the functional principle described in connection with FIG. 9, an aluminum oxide plate is coated with a tungsten coating. Tungsten electrodes are used. The coating 1 to 2 mils thick. The arc current has a maximum electrode distance of 4 mm a current of 50 amps and an arc voltage of 40 volts. The electrode had a diameter of around 1 cm. The tungsten coating adheres very firmly to the aluminum oxide plate.

In Fig. 10 ist das System für die Durchführung des Verfahrens stark vereinfacht dargestellt. Zu diesem System gehört eine Kammer 1010, in der mit einer Saugpumpe ein gewünschtes Vakuum hergestellt werden kann, im allgemeinen liegt dies bei 10 Torr bis 10" Torr. In diese Kammer kann mit einer nicht dargestellten Vorrichtung eine keramische Grundschicht oder Trägerschicht gebracht und mit einer Masker derart abgeschirmt werden, wie dies skizzenhaft mit der Hinweiszahl 1013 dargestellt ist, was wiederum zur Folge hat, daß nur die durch die Löcher 1014 der Maske definierten Bereiche eine Beschichtung erhalten.In FIG. 10, the system for carrying out the method is shown in a greatly simplified manner. To this The system includes a chamber 1010 in which a suction pump is used to create a desired vacuum can, generally this is 10 Torr to 10 "Torr. In this chamber can be with a not shown Device placed a ceramic base layer or carrier layer and covered with a masker be shielded in such a way as sketched with reference number 1013, which in turn As a result, only the areas defined by the holes 1014 of the mask are coated obtain.

In der Vakuumkammer ist dem zu beschichtenden Teil der Grundschicht/Trägerschicht ein Elektrodenpaar angeordnet, d.h. eine Kupferelektrode 1015 und eine Wolframelektrode 1016. Den Elektroden zugeordnet sind Antriebsvorrichtungen , beispielsweise die elektromag-In the vacuum chamber, the part of the base layer / carrier layer to be coated is a pair of electrodes arranged, i.e. a copper electrode 1015 and a tungsten electrode 1016. Associated with the electrodes Drive devices, for example the electromagnetic

netischen Antriebe (Solenoiden) 1017 und 1018, die zum Zünden und Errichten des Lichtbogens die Elektroden kurzfristig miteinander in Kontakt bringen und den Kontakt zwischen ihnen auch wieder unterbrechen. Der Impulsgenerator, durch den die Antriebe 1017 und 1018 periodisch mit Strom oder Energie versorgt werden, ist mit der Hinweizahl 1019 gekennzeichnet. Netic drives (solenoids) 1017 and 1018, which are used to ignite and establish the arc, the electrodes bring them into contact with each other at short notice and break the contact between them again. The pulse generator through which the drives 1017 and 1018 are periodically supplied with power or energy, is marked with the reference number 1019.

Die Stromversorgung besteht aus einer Wechsel stromquelle 1020. Diese ist schaltungsmäßig auf einen Gleichrichter 1021 geführt, zu welchem wiederum ein Pol wendeschalter 1022 gehört, mit dem, gesteuert von einer Zeitschaltung 1023, jeweils die Polarität der Elektroden 1015 und 1016 geändert werden kann.The power supply consists of an alternating current source 1020. This is circuit-wise on one Rectifier 1021 out, to which in turn a pole reversing switch 1022 belongs, with which, controlled by a timing circuit 1023, each the polarity of the Electrodes 1015 and 1016 can be changed.

Ist beim Arbeiten des Systems die Kupferelektrode 1015 positiv gepolt und hat die Wolframelektrode 1016 eine negative Polarität, dann kann in dem und über den zwischen den Elektroden vorhanden Spalt nach dem kurzzeitigen Kontaktieren und Trennen der Elektroden ein Lichtbogen dadurch gezündet und errichtet werden, daß bei einer Spannung von 40 Volt bis 100 Volt ein Lichtbogenstrom mit einer Stromstärke von 30 Ampere bis 100 Ampere aufgeschaltet und zugeführt wird. In diesem Falle wird vorzugsweise Wolfram verdampft und durch das Fenster 1014 der Maske 1013 auf die Grundschicht oder Trägerschicht aufgebracht. Die Zeitschaltung 1023 steuert und regelt den Beschich tungsvorgang und dessen Dauer. Wenn die Beschichtung eine bestimmte Dicke (Mikron) erreicht hat, veranlaßt die Zeitschaltung eine Umpolung, durch die die Kupfer-elektrode 1015 eine negative Polarität erhält und die Wolframelektrode 1016 eine positive Polarität. Das hat wiederum zur Folge, daß nunmehr Kupfer von der Elektrode 1015 verdampft und auf die Grundschicht oder Trägerschicht aufgebracht wird.When the system is working, is the copper electrode 1015 has a positive polarity and has the tungsten electrode 1016 a negative polarity, then in and over the gap between the electrodes The short-term contact and disconnection of the electrodes ignites and sets up an arc be that at a voltage of 40 volts to 100 volts an arc current with an amperage of 30 amps to 100 amps are connected and supplied will. In this case, tungsten is preferably evaporated and through the window 1014 of the mask 1013 applied to the base layer or carrier layer. The timer 1023 controls and regulates the coating process and its duration. When the coating has reached a certain thickness (microns), do something the timing circuit reverses the polarity through which the copper electrode 1015 is given a negative polarity and the tungsten electrode 1016 is given a positive polarity. That in turn has the consequence that now copper evaporates from the electrode 1015 and onto the base layer or carrier layer is applied.

Das fertige Produkt hat, wie dies aus Fig. 11 zu erkennen ist, eine Grundschicht oder Trägerschicht 1030, die beispielsweise aus Aluminiumoxid besteht und eine Kupferbeschichtung 1032 aufweist, die zur Grundschicht oder Trägerschicht 1030 hin durch eine Beschichtung 1032 aus einem hitzefesten Metall (Wolfram) geringerer Dicke getrennt ist.As can be seen from FIG. 11, the finished product has a base layer or carrier layer 1030, which consists for example of aluminum oxide and has a copper coating 1032 that forms the base layer or carrier layer 1030 through a coating 1032 is separated from a heat-resistant metal (tungsten) of smaller thickness.

Beispiel 4Example 4

Verwendung des zuvor beschriebenen Funktionsprinzips. Bei einer angelegten Spannung von 80'Volt hat der Li ch'tboge'nstrom eine Stromstärke von 70 Ampere. DasUse of the functional principle described above. With an applied voltage of 80'Volt, the Li ch'tboge'nstrom an amperage of 70 amperes. That

_5_5

Vakuum beträgt 10 Torr. Beschichtung einer Alumini umoxi dpi atte mit einer Wolframschicht, die eine Dicke von rund 8 Mikron hat, und mit einer Kupferschicht, die ungefähr 0,002 Zoll dick ist. Das gemessene Haftungsvermögen beträgt für die Beschichtung 500 Ibs/Quadratzoll bis 700 lbs/ Quadratzoll (als die zum Ablösen der Beschichtung erforderliche Kraft). Wird unter identischen Bedingungen auf die gleiche Grundschicht oder Trägerschicht eine Kupferbeschichtung gleicher Dicke aufgebracht, dann beträgt deren Haftungsvermögen nur 6 Ibs/Quadratzoll bis 8 Ibs/Quadratzoll). Festgestellt worden ist, daß eine direkte Verbindung von Kupfer mit Keramikmaterial beim Herstellen von Lötanschlüssen gegenüber mechanischen und thermischen Einflüssen empfindlich ist, während im Hinblick auf die Verbindung Kupfer/Wolfram - dieser Erfindung - keine ähnliche Empfindlichkeit festgestellt worden ist.Vacuum is 10 torr. Coating of an aluminum oxide dpi atte with a tungsten layer, which is a About 8 microns thick, and with a copper layer that is about 0.002 inches thick. The measured Adhesion for the coating is 500 lbs / square inch to 700 lbs / square inch (as the force required to peel the coating). Will work under identical conditions on the same Base layer or carrier layer a copper coating of the same thickness is applied, then its Adhesion only 6 lbs / square inch to 8 lbs / square inch). It has been found that copper is directly bonded to ceramic material in manufacture of soldered connections is sensitive to mechanical and thermal influences, while with regard to the connection copper / tungsten - this one Invention - no similar sensitivity noted has been.

-MO- - si-MO- - si

Ähnliche Resultate könnten dann erzielt werden, wenn das Wolfram durch Molybdän, Titan und Zirkonium ersetzt wird, oder auch dadurch, daß diese hitzefesten Metalle als Zwischenschichten untereinander und mit Wolfram kombiniert werden. Ähnlich große Werte des Haftungsvermögens wurden erreicht mit Nickel, Gold, Silber sowie mit deren Legierungen und mit deren Legierung mit Kupfer.Similar results could be achieved if the tungsten was replaced by molybdenum, titanium and zirconium is, or by the fact that these heat-resistant metals as intermediate layers with each other and with Tungsten can be combined. Similar high values of adhesion were achieved with nickel, gold, Silver as well as with their alloys and with their alloy with copper.

Fig. 12 zeigt eine modifizierte Ausführung des mit Fig. 10 dargestellten Systems/Gerätes. In diesem Falle ist in die mit der Pumpe 1111 evakuierten und luftleer gemachten Kammer 110 eine aus Keramikmaterial bestehende Grundschicht oder Trägerschicht 1112 eingesetzt, die mit mehreren Metallen beschichtet werden soll. In diesem System sind neben der gemeinsamen Elektrode 1116 und deren Manipulationsantrieb 1118, der von der Impulsgeber-/Zeitschaltung 1119 gesteuert und geregelt wird, jeweils auch noch die beiden aus Kupfer und Gold bestehenden Gegenelektroden 1115 und 1115_a mit ihren jeweils zutreffenden Manipulationsantrieben 1117 und 1117ai vorhanden. Die Gruppe der Gegenelektroden ist auf einer Gleitbahn 11124 derart montiert, daß sie nach links verfahren werden können - die Verschiebungsposition der Elektrode 1115 ist mit Strichpunktlinien wiedergegeben. In dieser Position ist dieElektrode 1115a_ auf die gemeinsame Elektrode 1116 ausgerichtet. Wie dies im Zusammenhange mit Fig. 10 bereits beschrieben worden ist, weist auch dieses System einen Polwendeschalter 1122 auf. Das System wird von einer Wechsel kstromquel1e 1120 aus über den Gleichrichter 1121 mit Strom und Energie versorgt.FIG. 12 shows a modified embodiment of the system / device illustrated with FIG. In this The trap in the chamber 110 evacuated and evacuated by the pump 1111 is a ceramic material existing base layer or backing layer 1112 used to be coated with multiple metals. In this system are in addition to the common Electrode 1116 and its manipulation drive 1118, which is generated by the pulse generator / timer circuit 1119 is controlled and regulated, as well as the two counter-electrodes made of copper and gold 1115 and 1115_a with their respective manipulation drives 1117 and 1117ai present. The group of counter electrodes is on a slide 11124 mounted so that they can be moved to the left - the displacement position of the electrode 1115 is shown with dash-dotted lines. In this position the electrode 1115a_ is on the common electrode 1116 aligned. As has already been described in connection with FIG is, this system also has a pole reversing switch 1122. The system is undergoing a change kstromquel1e 1120 from via the rectifier 1121 supplied with electricity and energy.

74 390 19.3.198574 390 March 19, 1985

Nach dem Evakuieren der Kammer werden die ElektrodenAfter evacuating the chamber, the electrodes are

1115 und 1116 von den Manipulationsantrieben 1117 und 1118 zum Zünden und Errichten des Lichtbogens kurzfristig miteinander in Kontakt gebracht und dann wieder getrennt.Die aus Wolfram bestehende Elektrode1115 and 1116 from the manipulation drives 1117 and 1118 are briefly brought into contact with each other to ignite and establish the arc, and then The electrode made of tungsten

1116 ist dabei positiv gepolt, während die aus Kupfer bestehende Elektrode 1115 eine negative Polarität hat.1116 has a positive polarity, while the one made of copper existing electrode 1115 has a negative polarity.

Dieser Prozeß wird in der beschriebenen Weise solange fortgesetzt, bis daß die aus Wolfram bestehende Anfangsbeschichtung die gewünschte Dicke erreicht hat.This process is carried out in the manner described continued until the one made of tungsten Initial coating has reached the desired thickness.

Fig. 13 zeigt nun, daß sich als Folge dieses Vorganges nicht nur eine Erosion der WoI frame! ektrode1116 ergibt, sondern daß vielmehr auch ein kleiner Anteil Wolfram 1125 auf der Kupferel ektrode1115 abgelagert wird.13 now shows that as a result of this process, not only is erosion of the WoI frame! ektrode1116 results, but rather that a small proportion of tungsten 1125 is deposited on the copper electrode1115 will.

Wird nunmehr durch die Polaritätsumschaltung die Kupferelektrode 1115 positive gepolt und die Wolframelektrode 1116 negativ, dann wird der Lichtbogen von der Kupferelektrode aus gezündet und dann erfolgt die Verdampfung von dieser Kupferelektrode aus. Dabei wird die mit Fig. 13 vergrößert wiedergegebene Wolframablagerung 1125 zusammen mit dem Kupfer verdampf, was wiederum zur Folge hat, daß durch als Zwischenschicht eine aus einer Mischung von Wolfram und Kupfer bestehende Beschichtung aufgebracht wird.Now, by switching the polarity, the Copper electrode 1115 with positive polarity and the tungsten electrode 1116 negative, then the arc is ignited from the copper electrode and then takes place evaporation from this copper electrode. Included If the tungsten deposit 1125 shown enlarged with FIG. 13 evaporates together with the copper, which in turn has the consequence that an intermediate layer made of a mixture of tungsten and copper existing coating is applied.

Für die Elektroden-Verschiebevorrichtung 1124, für die Impulsgeber-/Zeitschaltung 119 und für die Polwendeschaltung 1122 kann eine Reglerschaltung 1127 vorgesehen werden, die ihrerseits wiederum von einemFor the electrode displacement device 1124, for the pulse generator / timer circuit 119 and for the pole reversal circuit 1122, a regulator circuit 1127 can be provided, which in turn is controlled by a

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programmierten Microprozessor derart angesteuert werden kann, daß die Polwendung und die Elektroden dann geschaltet werden, wenn die Beschichtung die gewünschte Dicke erreicht hat.programmed microprocessor can be controlled in such a way that the pole reversal and the electrodes then be switched when the coating has reached the desired thickness.

Beispiel 5Example 5

Gearbeitet wird mit dem Verfahren nach Beispiel 4, nur daß die Kupferelektrode entfernt und durch eine aus Gold bestehende Elektrode ersetzt wird. Der Beschichtungsvorgang wird in dem gleichen Vakuum durchgeführt, auch der Lichtbogen wird in gleicher Weise gezündet und erreichtet. Dabei wird eine 5 Mikron dicke Goldschicht unter den für die Kupferbe- ; schichtung angeführten Bedingungen auf die Kupferschi cht aufgebracht.The procedure of Example 4 is used, except that the copper electrode is removed and replaced by a existing gold electrode is replaced. The coating process is carried out in the same vacuum carried out, the arc is also ignited and established in the same way. This will take a 5 micron thick gold layer under the copper bed; layering conditions on the copper layer really upset.

Das Haftungsvermögen wurde nicht abgeschwächt und ^! The adhesion was not weakened and ^!

die GoIdbeschichtung sorgte für einen für die Zwecke Ithe gold coating provided one for purposes I

der Mikroelektronik geradezu idealen Kontaktübergang. jthe ideal contact transition in microelectronics. j

Bei Untersuchungen der Übergangsschicht oder Zwischen- 'When examining the transition layer or intermediate '

schicht zwischen dem Kupfer und dem Wolfram wurde \ layer between the copper and the tungsten was \

eine übergangsmischzone 1126 festgestellt, deren \ Ursprung auf die Verdampfung kleinerer Wolframablagerungen von der Kupferelektrode zurückgeführt werden konnte.a transition mixing zone 1126 found whose \ origin could be attributed to the evaporation of smaller tungsten deposits from the copper electrode.

Claims (31)

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. PULLMEIER - 34 - ^ gr.la 74 390 PatentansprüchePATENT LAWYERS F.W. HEMMERICH GERD MÜLLER D. GROSSE F. PULLMEIER - 34 - ^ gr.la 74 390 claims 1. Verfahren zur Beschichtung von Quarztiegeln zum^Erschmelzen von Silizium,1. Process for coating quartz crucibles for melting of silicon, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Elektroden, die zumindest einen Bestandteil des auf dem Quarztiegel aufzubringenden Materials enthalten auf die Innenfläche bzw. Bereiche der Innenfläche des Quarztiegels ausgerichtet werden, daß der Raum in dem die Elektroden auf die Innenfläche ausgerichtet sind auf einen Druck von max. 133 χ 10 N/m² (Pascal) evakuiert wird,characterized in that two electrodes, which contain at least part of the material to be applied to the quartz crucible, are aligned on the inner surface or areas of the inner surface of the quartz crucible, that the space in which the electrodes are aligned on the inner surface to a pressure of max. 133 χ 10 N / m ² (Pascal) is evacuated, daß dieser Druck während des Beschichtens des Quarztiegelsthat this pressure during the coating of the quartz crucible -3 ^-3 ^ den Wert von 1,33 χ 10 N/m² nicht übersteigt, daß nach Anlegen einer Spannung von 30 bis 60 Volt an die Anschlußenden der Elektroden durch Berühren der Elektroden und anschließendes Auseinanderfahren derselben ein elektrischer Lichtbogen gezündet wird, der einen STromfluß von 50 bis 90 Ampere bewirkt, und dabei Material der Elektroden verdampft das sich in einer im wesentlichen gleichmäßigen Verteilung auf die Innenfläche des Tiegels absetzt.does not exceed the value of 1.33 χ 10 N / m ² , that after applying a voltage of 30 to 60 volts to the connection ends of the electrodes by touching the electrodes and then moving them apart, an electric arc is ignited, which generates a current flow of 50 to 90 amperes causes, and material of the electrodes evaporates which is deposited in a substantially even distribution on the inner surface of the crucible. 2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine aus Silizium bestehende Elektrode Verwendung findet, deren Temperatur derart geregelt wird, daß diese Elektrode im wesentlichen in einem Temperaturbereich von 420° C bis 540° C gehalten wird.2. The method according to claim 1,
characterized in that at least one electrode made of silicon is used, the temperature of which is regulated in such a way that this electrode is kept essentially in a temperature range of 420 ° C to 540 ° C. 3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,3. The method according to claim 1,
characterized, - 35 - t i - 35 - t i PATENTANWÄLTE F.W. HEMMER ICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE ·PATENT LAWYERS F.W. HEMMER I · GERD MÜLLER · D. GROSSE · daß die Innenfläche des Quarztiegels vorzusgweise durch Sandstrahlen aufgerauht wird.that the inner surface of the quartz crucible is preferably roughened by sandblasting. 4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Quarztiegel vor dem Zünden des Lichtbogens vorgeheizt wird.4. The method according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that that the quartz crucible is preheated before the arc is ignited. 5. Verfahren zum Aufbringen einer Metallbeschichtung auf Keramik/5. Method of applying a metal coating to ceramic / gekennzeichnet durch das Aufbereiten der Oberfläche eines aus Keramik bestehenden Substrates durch Behandlung mit Sandstrahlen, das Vorheizen des Substrats auf eine Temperatur von mindestens 200° C und höchstens auf eine Temperatur die noch unter dem Schmelzpunkt des aufzubringenden Materials liegt,characterized by the preparation of the surface of an existing ceramic Substrate by treatment with sandblasting, preheating the substrate to a temperature of at least 200 ° C and at most to a temperature below the melting point of the to be applied Material lies, das Ausrichten des Substrats und einer aus diesem Metall bestehende Elektrode aufeinander, das Evakuieren des Raums, in dem die Elektrode auf das Substrat ausgerichtet ist bis auf einen Druck von höchstens 133 χ 10 N/m² und das Halten dieses Drucks auf einem Wert, der im wesentlichen nicht größer alsaligning the substrate and an electrode made of this metal with one another, evacuating the space in which the electrode is aligned with the substrate to a pressure of at most 133 χ 10 N / m ² and maintaining this pressure at a value that essentially no greater than 1,33 χ 1O~³ N/m² ist,1.33 χ 1O ~ ³ N / m ² , das Zünden des Lichtbogens durch periodisches Berühren und anschließendes Trennen der Elektroden wobei die an die Elektroden angelegte Spannung im wesentlichen zwischen 30 und 60 Volt liegt und der durch die Elektroden fließende Strom im wesentlichen eine Stromstärke von 50 bis 90 Ampere aufweist, so daß das Metall der ersten Elektrode verdampft und auf die Oberfläche des Substrats aufgebracht wird.igniting the arc by periodically touching and then separating the electrodes, with the on the voltage applied to the electrodes is essentially between 30 and 60 volts and the voltage flowing through the electrodes Current essentially has a current strength of 50 to 90 amperes, so that the metal of the first electrode evaporates and applied to the surface of the substrate. 6. Verfahren nach Anspruch 5,6. The method according to claim 5, dadurch gekennzeichnet,characterized, PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · ΰ. GhÜSSE · F. FOLLMEI[ZR - 36 ■PATENT LAWYERS F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · ΰ. GhÜSSE · F. FOLLMEI [ZR - 36 ■ daß Elektroden aus einem der Metalle Nickel, Kupfer, Wolfram, Titan oder Tantal Verwendung finden.that electrodes made of one of the metals nickel, copper, Find tungsten, titanium or tantalum use. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Keramiksubstrat ein aus Aluminiumoxyd bestehender Körper verwendet wird.7. The method according to claim 5, characterized in, that a body made of aluminum oxide is used as the ceramic substrate. 8. Verfahren zur festen Verbindung eines Materials mit Keramik,8. Process for the permanent connection of a material with ceramics, gekennzeichnet 'durch das Aufrbringen einer dünnen aus hitzefestem Metall bestehenden Schicht auf das Keramikmaterial und anschließendem festen verbindenden des Materials mit der dünnen Schicht.characterized 'by the application of a thin heat-resistant metal existing layer on the ceramic material and then firmly connecting the material with the thin layer. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Material ein elektrisch hoch leitfähiges Metall benutzt wird.9. The method according to claim 8, characterized in that the material used is an electrically highly conductive metal is used. 10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisch hochleitfähiges Metall Kupfer, Gold, Silber oder deren Legierungen verwendet werden.10. The method according to claim 9,
characterized in that copper, gold, silver or their alloys are used as the electrically highly conductive metal. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als hitzefestes Metall Wolfram, Molybdän, Titan, Zirkonium oder deren Legierungen oder Verbindungen dieser Metalle verwendet werden.11. The method according to claim 10, characterized in that that as a heat-resistant metal tungsten, molybdenum, titanium, zirconium or their alloys or compounds of these Metals are used. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das hitzefeste Metall in einer Dicke auf das Substrat aufgebracht wird, die im μΐη-Bereich liegt,12. The method according to claim 11, characterized in that the heat-resistant metal is applied to the substrate in a thickness which is in the μΐη range, PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER ³⁷ PATENTANWÄLTE FW HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER ³⁷ während das Metall in einer Dicke von 0,025 nun bis 0,5 ram aufbegracht wird.while the metal in a thickness of 0.025 is now up to 0.5 ram. 13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch hochleitfähige Metall in einer Dicke von 25 bis 50 μπι und das hitzefeste Metall in einer Dicke von 5 bis 10 μπι aufgebracht wird.13. The method according to claim 12,
characterized in that the electrically highly conductive metal is applied in a thickness of 25 to 50 μm and the heat-resistant metal in a thickness of 5 to 10 μm. 14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisch hochleitfähiges Metall Kupfer und als hitzefestes Metall Wolfram Verwendung finden.14. The method according to claim 13,
characterized in that copper is used as the electrically highly conductive metal and tungsten is used as the heat-resistant metal. 15. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Metalle dadurch aufgedampft wird, daß in einer Vakkumkammer zwischen zwei Elektroden ein Lichtbogen gezündet wird, der das jeweils zutreffende Metall aus einer der Elektroden verdampft.15. The method according to claim 13,
characterized in that each of the metals is vapor deposited in that an arc is ignited in a vacuum chamber between two electrodes, which vaporizes the respectively applicable metal from one of the electrodes. 16. Verfahren nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß eine aus dem hitzefesten Metall bestehende Elektrode neben einer Elektrode aus dem elektrisch hochleitfähigen Metall angegeordnet wird,16. The method according to claim 15,
characterized in that an electrode made of the heat-resistant metal is arranged next to an electrode made of the electrically highly conductive metal, daß diese Elektroden zum Zünden des Lichtbogens miteinander in Kontakt gebracht und wieder voneinander getrennt werden, daß die Elektroden zu Beginn derart gepolt werden, daß zunächst das hitzefeste Metall auf das Substrat aufgedampft wird,that these electrodes are brought into contact with one another and separated from one another again to ignite the arc, that the electrodes are polarized at the beginning in such a way that the refractory metal is first vapor-deposited onto the substrate will, und daß die Elektroden anschließend umgepolt werden, so daß dann das elektrisch hochleitfähige Metall aufgedampft wird.and that the polarity of the electrodes is then reversed, so that the highly electrically conductive metal is then vapor-deposited. PATENTANWÄLTE' F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GrtOSSE · F. POLLMEIER - 38 -PATENT LAWYERS 'F.W. HEMMERICH GERD MÜLLER D. GrtOSSE F. POLLMEIER - 38 - 17. Nach dem Verfahren mindestens einer der Ansprüche 1 bis 16 hergestellten Keramikkörper,
gekennzeichnet durch ein Keramiksubstrat auf dem eine erste relativ dünne Schicht aus hitzefestem Metall fest aufgebracht ist und durch eine auf dieser Schicht fest aufgebrachte dickere Schicht, die aus einem elektrisch hochleitfähigen Metall besteht.17. Ceramic body produced by the method of at least one of claims 1 to 16,
characterized by a ceramic substrate on which a first, relatively thin layer of heat-resistant metal is firmly applied and by a thicker layer which is made of a highly electrically conductive metal and is firmly applied to this layer. 18. Verfahren zum Aufbringen von mehrlagigen Matellbeschichtungen auf ein Substrat,18. Process for the application of multilayer material coatings on a substrate, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus einem ersten Metall bestehende erste Elektrode neben einer aus einem zweiten Metall bestehenden zweiten Elektrode angeordnet wird,characterized in that a first electrode consisting of a first metal is placed next to a second electrode made of a second metal, daß ein Substrat in einer Kammer auf die Elektroden ausgerichtet wird, so daß sich von den Elektroden verdampfendes Metall auf das Substrat absetzen kann, *that a substrate is aligned in a chamber on the electrodes, so that evaporates from the electrodes Metal can settle on the substrate, * daß die Kammer evakuiert wird,that the chamber is evacuated, daß in der evakuierten Kammer zwischen den Elektroden ein Lichtbogen gezündet wird, wobei die erste Elektrode zur zweiten Elektrode entgegengesetzt elektrisch gepolt ist, so daß in selektiver Weise das Metall der ersten Elektrode verdampft und sich auf dem Substrat niedersetzt, daß die Elektroden anschließend umgepolt werden und zwischen ihnen ein neuer Lichtbogen gezündet wird, wodurch das Metall der zweiten Elektrode in selektiver Weise zu verdampfen beginnt und sich auf die zuvor auf das Substrat aufgedampfte Metallbeschichtung der ersten Elektrode niederlegt, that in the evacuated chamber between the electrodes an arc is ignited, the first electrode for second electrode is oppositely polarized, so that in a selective manner the metal of the first electrode evaporated and settled on the substrate, that the electrodes are then reversed and between a new arc is struck them, causing the metal of the second electrode to evaporate in a selective manner begins and is deposited on the metal coating of the first electrode that was previously vapor-deposited on the substrate, und daß schließlich neben einer der beiden Elektroden eine zusätzliche Elektrode angeordnet wird, wobei zwischen dieser Elektrode und einer der beiden ersten Elektroden in der Kammer ein Lichtbogen gezündet wird, um dadurch dasand that finally an additional electrode is arranged next to one of the two electrodes, with between This electrode and one of the first two electrodes in the chamber are used to ignite an arc, thereby causing the - 39 -- 39 - tete PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER " 39 -PATENT LAWYERS F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER "39 - Metall der zusätzlichen Elektrode zu verdampfen und auf das bereits auf dem Substrat abgelagerte Metall der zweiten Elektrode aufzubringen.To evaporate metal of the additional electrode and to the metal already deposited on the substrate of the second Apply electrode. 19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß als Substrat ein Keramikmaterial verwendet wird.19. The method according to claim 18, characterized in that that a ceramic material is used as the substrate. 20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode aus einem hitzefesten Metall besteht.20. The method according to claim 18, characterized in that the first electrode is made of a refractory metal consists. 21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das hitzefeste Metall aus der Gruppe ausgewählt wird, zu der die Metall Wolfram, Molybdän, Titan, Zirkonium sowie deren Legierungen und Verbindungen gehören.21. The method according to claim 20, characterized in that that the refractory metal is selected from the group to which the metals tungsten, molybdenum, titanium, Zirconium as well as their alloys and compounds belong. 22. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und/oder die zusätzliche Elektrode aus der Metallgruppe ausgewählt wird zu der auch die Metalle Nickel, Kupfer, Gold, Silber und deren Legierungen gehören.22. The method according to claim 18, characterized in that that the second and / or the additional electrode is selected from the group of metals which also includes the metals Nickel, copper, gold, silver and their alloys include. 23. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht von der ersten Elektrode in einer Dicke die im μΐη-Bereich liegt aufgebracht wird, und daß die Metallschicht von der zweiten und/oder der zusätzlichen Elektrode in einer Dicke die im Bereich zwischen 25 um und 500 um aufgedampft wird.23. The method according to claim 18, characterized in that that the metal layer of the first electrode is applied in a thickness in the μΐη range, and that the metal layer of the second and / or the additional electrode has a thickness that is in the region between 25 µm and 500 µm is evaporated. - 40 -- 40 - PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE ■ F. POLLMEIER - 40 -PATENT LAWYERS F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE ■ F. POLLMEIER - 40 - 24. Verfahren zur Beschichtung eines Substrats, dadurch gekennzeichnet, daß zwei aus verschiedenen Metallen bestehende Elektroden in einer Kammer nebeneinander angeordnet und auf das Substrat ausgerichtet werden, daß die Kammer evakuiert wird, daß die Elektroden entgegengesetzt elektrisch gepolt werden,24. A method for coating a substrate, characterized in that that two electrodes made of different metals are arranged in a chamber next to one another and on the Substrate are aligned so that the chamber is evacuated, that the electrodes are electrically polarized in opposite directions will, daß zwischen den Elektroden ein Lichtbogen gezündet wird, in dem die Elektroden miteinander in Kontakt gebracht und wieder voneinander getrennt werden, wobei das Material der ersten Elektrode verdampft und als erste Schicht auf das Substrat aufgebracht wird, während gleichzeitig auch ein Teil dieses Materials auf der zweiten Elektrode abgelagert wird,that an arc is ignited between the electrodes, in which the electrodes are brought into contact with one another and are separated from each other again, the material of the first electrode evaporated and applied as a first layer the substrate is applied while at the same time some of this material is also deposited on the second electrode will, daß anschließend die Elektroden umgepolt werden und zwischen ihnen ein Lichtbogen gezündet wird, so daß das Material der zweiten Elektrode verdampft, wobei auch der Anteil des auf der zweiten Elektrode abgelagerten Materials der ersten Elektrode verdampft, was zur Folge hat, daß auf der ersten Schicht eine Mischschicht als Zwischenschicht aufgebracht wird, auf die dann das Material der zweiten Elektrode aufgedampft wird.that then the polarity of the electrodes is reversed and an arc is struck between them, so that the material of the second electrode evaporates, whereby the proportion of the deposited on the second electrode Material of the first electrode evaporates, with the result that on the first layer a mixed layer as Intermediate layer is applied, on which the material of the second electrode is then vapor-deposited. 25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß als Substrat Keramikmaterial verwendet wird.25. The method according to claim 24, characterized in that that ceramic material is used as the substrate. 26. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Material einer der Elektroden um hitzefestes Metall handelt.26. The method according to claim 24, characterized in that that the material of one of the electrodes is refractory metal. 27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet,27. The method according to claim 26, characterized in that - 41 -- 41 - PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÖLLER · D. GROSSE · f. POLLMEIER ~ 41 -PATENT LAWYERS F.W. HEMMERICH GERD MÖLLER D. GROSSE f. POLLMEIER ~ 41 - daß als hitzefestes Metall Wolfram, Molybdän, Zirkonium oder eine ihrer Legierungen oder Verbindungen verwendet wird.that as a heat-resistant metal tungsten, molybdenum, zirconium or one of their alloys or compounds is used. 28. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode aus Nickel, Kupfer, Gold, Silber oder einer deren Legierungen besteht.28. The method according to claim 24, characterized in that that the second electrode consists of nickel, copper, gold, silver or one of their alloys. 29. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode aus Wolfram besteht.29. The method according to claim 24, characterized in that that the first electrode is made of tungsten. 30. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode aus ihrer Lage zur ersten Elektrode herausgeschoben und durch eine neue Elektrode ersetzt wird,30. The method according to claim 24, characterized in that that the second electrode is pushed out of its position in relation to the first electrode and replaced by a new electrode is replaced, und daß anschließend in der Kammer ein Lichtbogen gezündet wird, so daß auf das abgelagerte Material der zweiten Elektrode eine weitere Materialschicht aufgetragen wird.and that an arc is then ignited in the chamber is so that a further layer of material is applied to the deposited material of the second electrode will. 31. Vorrichtung zum Aufbringen von Materialbeschichtungen auf ein Substrat zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16 bzw. 18 bis 30, gekennzeichnet durch eine Vakuumkammer,31. Device for applying material coatings a substrate for carrying out the method according to at least one of claims 1 to 16 or 18 to 30, characterized by a vacuum chamber, eine Evakuiervorrichtung zum Evakuieren der Kammer, ein in der Kammer eingesetztes und zu beschichtendes Substrat,an evacuation device for evacuating the chamber, a substrate inserted in the chamber and to be coated, ein Paar Elektroden, die nebeneinander in der Kammer angeordnet sind,a pair of electrodes placed side by side in the chamber, eine elektrische Versorgung für die Elektroden, welche entgegengesetzt gepolt sind,an electrical supply for the electrodes, which are polarized in opposite directions, PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÖLLER · D. GROSSE · F. POLLMEAER _{A Λ}-_Λ 4.2 -PATENTANWÄLTE FW HEMMERICH GERD MÖLLER D. GROSSE F. POLLMEAER _{A Λ} - _Λ 4.2 - eine Zündvorrichtung, durch die die Elektroden zum Zünden des Lichtbogens aufeinander zu gefahren und voneinander getrennt werden, damit in selektiver Weise das Material der ersten Elektrode verdampft und als eine erste Schicht auf das Substrat aufgebracht werden kann,an ignition device through which the electrodes for igniting the arc move towards each other and are separated from each other so that the material of the first electrode is evaporated in a selective manner and as a first layer can be applied to the substrate, eine Umpolvorrichtung zur Umkehr der Polarität an den Elektroden, wobei bei umgepolten Elektroden durch die Zündvorrichtung ein Lichtbogen derart gezündet werden kann, daß das Material von der zweiten Elektrode in selektiver Weise auf die erste Schicht abgealegrt werden kann,a polarity reversal device for reversing the polarity of the electrodes Ignition device an arc can be ignited in such a way that the material from the second electrode in can be deposited selectively on the first layer, und durch eine in der Kammer untergebrachte Wechselvorrichtung, die automatisch eine der Elektroden durch eine weitere Elektrode ersetzt, wobei zwischen der verbleibenden Elektrode und der weiteren Elektrode ein Lichtbogen gezündet werden kann, so daß Material der weiteren Elektrode in selektiver Weise auf das Substrat aufgebracht wird.and by a changing device housed in the chamber, which automatically switches one of the electrodes through a Replaced another electrode, an arc being ignited between the remaining electrode and the further electrode can be so that material of the further electrode is applied in a selective manner to the substrate.