DE1023652B - Haltevorrichtung mit wendbarem Traeger fuer Gegenstaende, welche im Vakuum mit duennen Schichten belegt werden sollen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung beitrifft eine in einer Vakuumbedampfungs- oder Kathodenzerstäubungsanlage angeordnete: Haltevorrichtung mit wendbarem Träger für Gegenstände, welche mit dünnen Schichten belegt werden sollen.

Die bekannten Verfahren zur Herstellung von dünnen Schichten durch Vakuumbedampfung und Kathodenzerstäubung gewinnen zunehmend an Bedeutung, insbesondere in der optischen Technik zur Herstellung von optischen Vergütungen, Interferenzfiltern und Sonnenschutzbelägen. Der technische Aufwand für die hierfür benötigten Vakuumapparaturen mit den zugehörigen Pumpanlagen ist groß, und man ist daher bestrebt, die Anlagen möglichst rationell auszunutzen. Es ist gebräuchlich, in Vakuumbedampfungsanlagen mit jedem Arbeitsgang gleichzeitig eine Vielzahl von Gegenständen mit dünnen Schichten zu belegen, welche auf geeigneten Trägern gegenüber den Verdampfungsquellen befestigt sind.

Insbesondere ist es bekannt, über einer Grundplatte, welche eine in vertikaler Richtung abhebbare Vakuumglocke trägt, ein Gestell anzuordnen, welches in passendem Abstand von einer auf der Grundplatte aufgebauten Verdampfungsquelle eine Trägerplatte für die zu bedampfenden Gegenstände aufweist. Vor Herstellung der Schichten werden die Belagsflächen gründlich gereinigt und auf der Trägerplatte montiert. Die Vakuumglocke wird geschlossen und mittels Pumpen ein. Druck von etwa l(h~⁵ mm Hg hergestellt. Über geeignete Elektroden wird der elektrisch beheizbaren Verdampfungsqueille Strom zugeführt und die zu verdampfende Substanz zum Schmelzen gebracht. Bei genügend hohem Vakuum fliegen die Darnpfmoleküle geradlinig von. der Verdampfungsquelle fort und werden teilweise auf dem gegenüberliegenden. Träger und an den darauf befindlichen Gegenständen kondensiert. Nach Wunsch können mehrere Verdampfungsquellen, vorgesehen sein,, welche gestatten, verschiedene Schichten nacheinander aufzubringen, ohne das Vakuum im Rezipienten unterbrechen zu müssen. Nach Beendigung der Verdampfung wird die Apparatur geöffnet und eine neue Gruppe von Gegenständen eingebracht.

Die auf den Einzelgegenstand entfallenden Belegungskosten sind offensichtlich um so geringer, je mehr Gegenstände in einem Arbeitsgang gleichzeitig bedampft werden können. Um möglichst viele Gegenstände auf einmal unterzubringen, ist bereits vorgeschlagen, worden,, eine horizontal liegende Träger-, platte um eine horizontale Achse wendbar zu machen. Dann können auf beiden Seiten der Platte zu bedampfende Gegenstände befestigt werden., wobei nach Beendigung der Bedampfung der einen Seite die Haltevorrichtung mit wendbarem Träger

für Gegenstände, welche im Vakuum mit dünnen Schichten belegt werden sollen

Anmelder:

Balzers Geräteverkaufsgesellschaft m.b.H., Balingen (Württ), Hermann-Berg-Str. 18

Dr. Albert Ross, Balzers (Liechtenstein), ist als Erfinder genannt worden

Platte um 180° gedreht wird, so daß anschließend auch die andere Seite bedampft werden, kann,

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung an einer Anlage der zuletzt genannten, Art. Gemäß der Eras findung weist die Haltevorrichtung eine Mehrzahl einzelner Trägerplatten auf, deren, der Dampfquelle zugewandte Flächen in ihrer Gesamtheit eine Kuppel bilden, und jede einzelne Trägerplatte kann um eine eigene Achse um 180° gewendet werden. Bisher bekannte Bauweisen mit wendbaren Tellern hatten den. Nachteil, daß die Entfernungen, der einzelnen Bereiche der Trägerplatte von. der Verdampfungsquellei und die Auftreffwinkel der Dampfstrahlen sehr ungleich waren; bei zentral angeordneter Verdampfungsquelle bewirkt dies eine schwächere Bedampfung der in den. Randbereichen der Trägerplatte befestigten Gegenstände', weil die Dampfstromdichte mit dem Quadrat der Entfernung abnimmt und die auf die Flächeneinheit bei gegebener Dampfstromdichte auftreffende Zahl der Dampfteilchen dem Kosinus des Einfallwinkels proportional ist, bei schrägem Einfall also vermindert ist. Darüber hinaus ergibt schräger Einfall der Dampfstrahlen auf die Belagsflächen bei manchen Aufdampfsubstanzen, ζ. Β. bei SiO, eine stark verringerte Haltefestigkeit. Bei der Herstellung von Schichten, mit genauestens vorgeschriebener Schichtdicke — wie z. B. Interferenzschichten für optische Zwecke — hat man. Maßnahmen zu treffen, um ungleichmäßige Belegungen zu vermeiden. Es wurden verschiedentlich hierfür mehrere verteilte; Verdampfungsquellen oder rotierende Blenden bestimmter Form vorgeschlagen. Eine andere vorbekannte, einfache Maßnahme besteht darin, die zu belegenden Gegenstände auf einer gewölbten

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Trägerfläche, vorzugsweise auf einer Kugelkalotte, anzuordnen, in deren .,.Krümmungsmittelpunkt sich eine einzige Verdampfungsquellei befindet. Offenbar ist dann der Abstand aller Punkte der Trägerfläche von der Verdampfungsquelle gleich und daher überall auf der Trägeroberfläche die. gleiche Dampf stromdichte zu erwarten.

Alle diese bekannten Lösungsversuche befriedigen nicht voll. Verteilte Verdampfungsquellen geben nur

bedampft werden. Für zweiseitig zu bedampfende -Gegenstände, z. B. Linsen, auf deren beiden Seiten flexvermindernde Schichten aufgebracht werden sollen, können in an sich bekannter Art und Weise ent-5 sprechende Öffnungen in den. Trägerplatten vorhanden sein, in welche sie eingesetzt werden. So< kann zuerst die eine Seite der Linsen und nach Wenden der Platten die andere Seite bedampft werden,.

Wie an sich bei Bedampfungsanlagen allgemein

angenähert eine gleichmäßige Belegungsdichte, ins- io üblich, wird das ganze Gestell zwei Drittel mitsamt

besondere wenn nur wenige Verdampfungsquellen Verwendung finden. Rotierende Blenden bedingen dagegen einen komplizierten Aufbau und sind überdies nur beschränkt anwendbar, und die mit schrägem Einfall der Dampfstrahlen verbundene, verringerte 15 Haftfestigkeit kann dadurch nicht vermieden werden. Gewölbte Trägerflächen schließlich sind zwar bezüglich ihrer rein geometrischen Anordnung vorzuziehen, bei dem bisher üblichen Aufbau der Anlage konnten

den Trägerplatten während der Bedampfung um die vertikale Längsachse mittels eines nicht gezeichneten Mechanismus gedreht, um auf dieses Weise eine noch größere Gleichmäßigkeit zu erzielen.

Die erwähnte: Drehvorrichtung dient auch dazu, die Achsen der einzelnen Trägerplatte der Reihe nach in. vorbestimmte Stellungen gegenüber der Wendevorrichtung 22, 23 zu bringen, so daß mit einer einzigen Wendevorrichtung sämtliche Platten nacheinander ge-

sie aber nur einseitig mit zu bedampfenden. Gegen- 20 wendet werden können. Damit die Genauigkeit der ständen beschickt werden; ein geringer Ausnutzungs- Justierung nicht allzu groß sein muß, ist es zweckgra,d der Anlage ist die Folge. mäßig, die Wendevorrichtung so auszubilden, daß sie

Die Erfindung sei an Hand der schematischen in einem Kugelgelenk beweglich ist. Eine andere Zeichnungen beispielsweise, näher erläutert. Möglichkeit des Wendens besteht darin, daß man

In den Zeichnungen bedeutet 1 den Kessel einer 25 sämtliche Achsen der Trägerplatten über Seilzug oder Vakuumbedampfungsanlage, welcher mittels nicht ge- Ritzelantrieb miteinander koppelt, wobei dann das zeichneter Pumpen evakuiert werden. kann. In dem Wenden durch einen, einzigen Eingriff erfolgen kann. Kessel 1 befindet sich ein aus mehreren vertikalen Es ist möglich, mit der erfindungsgemäßen Halte-

Streben 2 und ringförmigem Oberteil 3 gebildetes vorrichtung sehr verschieden geformte Gegenstände Gestell, welches als Haltevorrichtung für die einzelnen 30 gleichzeitig zu bedampfen, da man die vorhandenen Trägerplatten 4 bis 9 dient. Jede der Trägerplatten 4 Trägerplatten bei entsprechender Ausgestaltung der bis 9 ist für sich um eine Achse wendbar angeordnet, Achsenlager leicht gegen jeweils geeignete andere und die Trägerplatten, bilden in ihrer Gesamtheit eine Trägerplatten austauschen kann, Das ist vorteilhaft, Art Kuppel, derart, daß die auf der der Ver- da nicht immer eine Massenfertigung mit gleichdampfungsquelle zugewandten Unterseite dieser Kup- 35 artigen Teilen vorliegt. Mit der erfindungsgemäßen pel befestigten, zu bedampfenden Gegenstände von der Vorrichtung hat man also die Möglichkeit, eine ge-Verdampfungsquelle 10 ungefähr gleichen Abstand mischte! Fertigung mit dem Vorteil einer guten Raumhaben. Die Lagerzapfen der einzelnen etwa dreieck- ausnutzung zu kombinieren.

förmigen. Trägerplatte» (für die Platte 7 ist der ent- Gegenüber vorbekannten Aufdanipfungsanlagen mit

sprechende Lagerzapfen, mit 11 bezeichnet) ruhen 40 wendbaren Trägerplatten, bei denen eine einzige drehbar in einem Lageirkopf 12 mit einer entsprechen- Platte großen Durchmessers um eine horizontale den Anzahl von Lagerschalen. Der Lagerkopf 12 wird Achse gedreht wurde, bietet die Einrichtung gemäß von Sprossen 13 bis 18 getragen, welch© ihrerseits im vorliegender Erfindung den weiteren Vorteil einer geTeil 19 des Gestelles befestigt und abgestützt sind. ringen Bauhöhe, da das Wenden, der einzelnen klei-Die Gegenlager sind auf analoge AVeise ausgebildet 45 neren Trägerplatten weniger Platz beansprucht als und werden ebenfalls von dem Teil 19 des Gestells ge- das Wenden einer Platte großen Durchmessers. Bei tragen. In der einfachsten:Äusführungsfo>rm ragen die gleichbleibender Bauhöhe hat man dagegen den VorLagerzapfen durch Lagerbohrungen des Teiles 19. teil, einen größeren Abstand zwischen Verdampfungs-Auf den. Trägerplatten 4 bis 9 sind die zu belegenden quelle und Trägerplatten einhalten zu können, was Gegenstände — einer neben dem anderen — mit 50 sich in einer größeren Gleichmäßigkeit der Beläge

auswirkt.

Es ist offensichtlich, daß der Erfindungsgedanke sich in verschiedenen anderen, von der Figur abweichenden Varianten realisieren läßt. Die be-

Handgriff 22 versehene, axial verschiebbare und dreh- 55 schrieben« einfache Anordnung, bei der eine Mehrzahl bare vakuumdichte Bewegungsdurchführung 23 kann von Trägerplatten wie die Seitenflächen einer Pyramit ihrem vakuumseitigen Ende mit dem entsprechen- mide angeordnet sind, welche annähernd eine Kuppel den Gegenstück des Lagerzapfens 24 nach Art eines bilden, bat sich in der praktischen. Erprobung durchSchraubenziehers in Eingriff kommen,, wenn die a,us bewährt. Es ist auch möglich, mehrere Kuppeln, Durchführung in axialer Richtung entsprechend dem 60 von denen jede: aus einer Mehrzahl von wendbaren Pfeil 25 verschoben wird. Nach Herstellung des Ein- Trägerplatten besteht, senkrecht übereinander anzugriffs kann die Trägerplatte 7 ohne Unterbrechung orden, um auf diese Weise den in der Aufdampfdes Vakuums gewendet und somit die zuvor auf der anlage zur \^rerfügung stehenden Raum noch besser Oberseite befindlichen Gegenstände 21 in Bedamp- auszunutzen. Hierbei muß der vertikale Abstand fungsstellung gebracht werden. Zweckmäßigerweise 65 zwischen den einzelnen Kuppeln so groß gewählt wersind Rasten, beispielsweise einfache Kugelrasten, im den, daß für die einzelnen Trägerplatten Platz zum Teil 26 vorgesehen, welche- die Trägerp 1 arten in ihrer Wenden vorhanden ist: oder es wird in jeder Kuppel jeweils eingestellten Lage festhalten. ein der Größe einer einzelnen Trägerplatte ent-

Nach Wenden können auch die auf der anderen sprechendes Segment frei gelassen, wobei durch diese Seite der Trägerplatten...befestigten. Gegenstände21 70 freien, übereinander ausgerichteten Segmente hin-

Hilfe von Klammern befestigt, wie das für einige Linsen 20 angedeutet ist.

Um die Trägerplatten wenden zu können, ist eine sehr einfache Hilfsvorrichtung vorhanden. Eine mit

durch das Bedampfen der höher gelegenen, während des Aufdampfens rotierenden Kuppeln erfolgt. In letzterem Falle kann die einzelne zu wendende Trägerplatte dadurch gewendet werden, daß sie in. dem durch die ausgerichteten Segmente frei gelassenen Raum mittels einer ähnlichen, Vorrichtung 22, 23 wie in Fig. 1 betätigt wird. Damit während der Bedampfung höher gelagerter Kuppeln die unterste, der Verdampfungsquelle unmittelbar gegenüberliegende Kuppel vor den Dampfstrahlen geschützt ist, befindet sich zweckmäßig zwischen dieser untersten Kuppel und der Verdampfungsquelle eine Blende, welche die Kuppel bis auf das erwähnte Segment völlig abdeckt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. In einer Vakuumbedampfungs- oder Kathodenzerstäubungsanlage angeordnete Haltevorrichtung mit wendbarem Träger für Gegenstände, welche mit dünnen Schichten belegt werden sollen,

dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Mehrzahl einzelner Trägerplatten aufweist, deren der Dampfquelle zugewandten Flächen in ihrer Gesamtheit eine Kuppel bilden, und jede einzelne Trägerplatte um eine eigene Achse um 180° gewendet werden kann.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den einzelnen umwendbaren Trägerplatten gebildete Kuppel als ganzes um eine vertikale Achse während des Aufbringens der Schichten drehbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von umwendbaren Trägerplatten wie die Seitenflächen einer Pyramide angeordnet sind und somit annähernd eine Kuppel bilden.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Trägerplatten miteinander so gekoppelt sind, daß sie gleichzeitig um ihre Achse gewendet werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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