DE2820301B2 - Anordnung zur Innenbeschichtung von Rohren - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Innenbeschichtung von Rohren mit Schichtmaterial aus Metall bzw. dessen Legierungen im Vakuum mittels Kathodenzerstäubung, bei der das Sputtertarget als stabförmige Elektrode dient und in der Längsachse des zu beschichtenden Rohres angeordnet ist.

Solche Anordnungen sind bereits bekannt (DE-PS 76 529).

Bekannt ist auch bereits ein Verfahren zur Innenbeschichtung von Rohren — besonders Metallrohren —, bei dem eine schlauchförmige Folie aus korrosions- und hitzebeständigem Kunststoff mit einem ganz oder nahezu dem Innendurchmesser des Rohres entsprechenden Außendurchmesser in das Rohr axial eingeführt und dann zur Haftung an der Rohrinnenwand gebracht wird, wobei Innenwand und/oder Folie einer zur Haftung dienenden Vorbehandlung unterworfen sind (DE-OS 26 02 108). Mittels einströmendem Druck eines flüssigen oder gasförmigen Mediums — nach einseitigem Abschluß des Rohres — wird dort die Folie lückenlos an die Rohrinrenwand zur Haftung gebracht.

Es ist auch bereits ein Verfahren zum Aufbringen von Schichten mit im wesentlichen gleichförmiger Dicke auf Substrate mittels Hochfrequenzkathodenzerstäubung bekannt, bei dem während des Aufstäubvorganges ein Magnetfeld geeigneter Stärke mit einem Feldlinienverlauf senkrecht zur Targetoberfläche verwendet wird und der Druck des in der Zerstäuberkammer befindlichen inerten Gases bei konstanter Entladungsenergie so eingestellt wird, daß eine negative Vorspannung auf der Oberfläche des Substrates aufrechterhalten wird (DE-AS 19 33 467). Die bekannte Anordnung, welche eine Hochfrequenz-Kathodenzerstäubung unter Zuhilfenahme eines Magnetfeldes beinhaltet, ist zur Schichtabscheidung auf Substraten mit ebenen Flächen oder ebenen Flächen mit unregelmäßiger Oberfläche geaignet Dabei sind die Substrate, typischerweise Scheiben aus Halbleitermaterial, welche beschichtet werden sollen, auf der Anode der Entladungsstrecke angebracht Direkt gegenüber der Anode befindet sich, in einem gewissen Abstand, die Kathode mit dem Target aus dem Beschichtungsmaterial. Das verwendete Magnetfeld dient dazu, die Beschichtung so zu beeinflussen, daß Unregelmäßigkeiten in der Substratoberfläche die gleiche oder eine ähnliche Schichtdicke erhalten wie die ebenen Oberflächenbereiche.

Auch ein Ringentlgdungsverfahren mit einem nichtmetallischen Vakuumrezipient ist bereits bekannt (DE-OS2415111).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß sich die Innenflächen von Rohren bis zu einem Durchmesser von etwa 50 mm und mehr mit einer metallenen oder isolierenden Beschichtung hoher Gleichmäßigkeit versehen lassen. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 beschriebenen Mittel gelöst.

Dadurch ist es vorteilhafterweise möglich, Rohrinnenwände auch bei geringen Rohrdurchmessern homogen zu beschichten und hierbei Schichtmaterialien fast jeder beliebigen Zusammensetzung zu verwenden und hohe Beschichtungsgeschwindigkeiten zu erreichen.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht der Elektrode in der Art einer Explosionsdarstellung;

F i g. 2 einen Querschnitt der F i g. 1;

F i g. 3 eine Seitenansicht der Ausführungsbeispiele gemäß F i g. 1;

F i g. 4 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Elektrode.

Die innenfläche eines Rohres 11 wird gemäß der beschriebenen Anordnung mittels Kathodenzerstäubung unter zusätzlicher Anwendung eines Magnetfeldes in der Oberflächennähe eines Targets 12 beschichtet, indem das sogenannte Sputter-Target 12 als zylinderförmige Elektrode ausgebildet und unter Anordnung einer Kühlung — beispielsweise Wasserkühlung — in der Längsachse 16 des zu beschichtenden Rohres 11 angeordnet wird.

Das zylinderförmige Target 12 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 dergestalt hohlzylindrisch ausgebildet, daß innerhalb des Targets 12 zwischen zwei Ankerscheiben 13 ein längsmagnetisierter Stabmagnet 14 in Zentrierungen 20 lagert. Diese Ankerscheiben 13 sind mit Bohrungen 15 für die Wasserkühlung versehen.

Das zu beschichtende Rohr 11 wird nach Einführung der Targetanordnung evakuiert, so daß die Beschichtung durch einen Zerstäubungsprozeß erfolgen kann. Um nun eine gleichmäßige Abtragung des Targets 12 zu erhalten, wird zwischen Target und Magnetanordnung eine Relativbewegung durchgeführt.

Die Fig.2 zeigt die polmäßige Anordnung der längsrr.agnetisierten Stabmagnete zwischen den Ankerscheiben, wenn von letzteren mehr als zwei Verwendung finden.

Die F i g. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsheisniel

einer Elektrode nach der beschriebenen Anordnung. Hier sind in einem hohlzylindrischen Target 12 radial magneiisierte Zylinder 17 gelagert, die auf einem Kupferrohr 19 lagern. Zwischen den einzelnen in der Magnetflußrichtui.« wechselnden magnetisierten Zylindern 17 sind Eisenverbindungsstrecken 18 angeordnet, die sowohl den Abstand der Magnetzylinder 17, als auch die Deckung der Kühlmittelbohrungen 15 zwischen Kupferrohr 19 und Eisenverbindungsstrecke 18 fixieren.

Durch die vorbeschriebenen Ausführungsformen wird es erstmals möglich, normale Glimmentladungen zur Kathodenzerstäubung in engen Rohren zu verwende·!. Dadurch ist es aber auch möglich geworden, ferromagnetische Rohre innen zu beschichten, was bei den bisherigen Ausführungen nach dem Stand der Technik, bei denen die Magnete außerhalb der Rohre angeordnet werden mußten, nicht durchführbar war.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 Patentansprüche:

1. Anordnung zur Innenbeschichtung von Rohren mit Schichtmaterial aus Metall bzw. dessen Legierungen im Vakuum mittels Kathodenzerstäubung, bei der das Sputtertarget als stabförmige Elektrode dient und in der Längsachse des zu beschichtenden Rohres angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Sputtertarget (12) hohlzylindrisch ausgebildet ist und von einer Magnetanordnung getragen wird, die entweder Ankerscheiben (13) aufweist, von denen jeweils zwei mit einem längsmagnetisierten Stabmagnet (14) formschlüssig verbunden sind, oder mit radialmagnetisierten Zylindern (17) versehen ist, welche entlang der Längsachse (16) des zu beschichtenden Rohres (U) angeordnet sind, und daß die Magnetanordnung mit Kühlbohrungen (15) für eine Wasserkühlung versehen ist

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Sputtertarget (12) und der Magnetanordnung eine Relativbewegung erfolgt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radial magnetisierten Zylinder (17) zwischen Eisenverbindungsstrecken (18) und einem axialen Stab (19) beispielsweise aus Kupfer angeordnet sind.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die radial magnetisierten Zylinder (17) mit wechselseitig gerichteter Magnetstromrichtung nebeneinander durch die Eisenverbindungsstrecken (18) im Abstand fixiert gelagert sind.