DD201461A1

DD201461A1 - METHOD FOR GENERATING A CONSISTENTLY WORKING GAS PRESSURE

Info

Publication number: DD201461A1
Application number: DD23625881A
Authority: DD
Inventors: Hans-Christian Hecht; Guenther Beister; Wolfgang Sieber; Wolfgang Erbkamm; Gerhard Kuehn; Herbert Roth; Siegfried Schneider
Original assignee: Hecht Hans Christian; Guenther Beister; Wolfgang Sieber; Wolfgang Erbkamm; Gerhard Kuehn; Herbert Roth; Siegfried Schneider
Priority date: 1981-12-24
Filing date: 1981-12-24
Publication date: 1983-07-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines oertlich konstanten Arbeitsgasdruckes fuer Vakuumvorbehandlungs- und -beschichtungsanlagen, insbesondere fuer grossvolumige Rezipienten. Das Ziel ist es, apparativ Druck oertlich konstant zu verteilen, und die Aufgabe besteht darin, diesen konstanten Druck bei ein- und mehrstufigen Waelzkolbenpumpenanordnungen zu erreichen. Erfindungsgemaess wird das Arbeitsgas auf der Druckseite einer Waelzkolbenpumpenstufe eingelassen.The invention relates to a method for generating a locally constant working gas pressure for Vakuumvorbehandlungs- and-coating equipment, especially for large-volume recipients. The aim is to constantly distribute pressure instantly in the apparatus, and the task is to achieve this constant pressure in single-stage and multi-stage rolling piston pump arrangements. According to the invention, the working gas is introduced on the pressure side of a rolling piston pump stage.

Description

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Verfahren zur Erzeugung eines örtlich konstanten ArbeitsgasdruckesMethod for generating a locally constant working gas pressure

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines örtlich konstanten Arbeitsgasdruckes für Vorbehandlungs- oder Beschichtungsverfahren, die im Vakuum durchgeführt werden. Das Verfahren ist vorzugsweise beim Vorbehandeln von Substraten durch GlimmenThe invention relates to a method for generating a locally constant working gas pressure for pretreatment or coating processes, which are carried out in a vacuum. The method is preferably for pretreating substrates by smoldering

-2 bei einem Arbeitsdruck im Bereich zwischen 1,10 und 1 mbar und beim Beschichten durch Zerstäubungsprozesse bei einem Arbeits--2 at a working pressure in the range between 1.10 and 1 mbar and during coating by atomisation processes at a working

-4. -2 druck zwischen 1·10 und 5"10 mbar anwendbar.-4. -2 pressure between 1 · 10 and 5 "10 mbar applicable.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Characteristic of known technical solutions

Für verschiedene Vakuumvorbehandlungs- und -beschichtungsverfahren werden Arbeitsgase (Edelgas) in die Vakuumkammer eingelassen. Im allgemeinen erfolgt der Gaseinlaß an ausgewählten Stellen im Rezipienten.For various vacuum pretreatment and coating processes, working gases (noble gas) are introduced into the vacuum chamber. In general, the gas inlet takes place at selected locations in the recipient.

Es ist beispielsweise bekannt, den Gaseinlaß in unmittelbarer Nähe der Substrate oder der Teilchenquellen zu realisieren. Der prinzipielle Mangel bei großvolumigen Rezipienten, großflächigen Substraten und/oder ausgedehnten Teilchenquellen liegt in den auftretenden Druckunterschieden des Arbeitsgases infolge unterschiedlicher Saugvermögen bzw. Leitwerte zwischen Vakuumpumpe und den verschiedenen Stellen im Rezipienten und/oder unter-For example, it is known to realize the gas inlet in the immediate vicinity of the substrates or the particle sources. The principal shortcoming of large-volume receptors, large-area substrates and / or extended particle sources is the pressure differences of the working gas that occur as a result of different pumping speeds or guide values between the vacuum pump and the various locations in the recipient and / or

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schiedlichen Leitwerten zwischen Gaseinlaßort und den verschiedenen Stellen im Rezipienten.different guide values between the gas inlet and the various points in the recipient.

Weiterhin ist es bekannt, den Gaseinlaß über speziell gestaltete Gaszuführungssysteme vorzunehmen. Solche Gaszuführungssysterne sind z.B. Rohrkonstrufctionen, durch die das Gas an verschiedenen Stellen in den Rezipienten eingelassen wird. Beim konventionellen als auch beim Hochratezerstäuben sind auch durchbohrte Targets bekannt, wobei das Arbeitsgas durch diese Bohrungen eingespeist wird (DD-PS 150 480). Damit soll eine örtlich konstante Druckverteilung des Arbeitsgases erzeugt werden. Dabei ist es sehr kompliziert, die vorhandene Druckverteilung zu ermitteln. Ein weiterer Nachteil ist der hohe Aufwand für eine Einrichtung zur Korrektur der Druckverteilung.Furthermore, it is known to make the gas inlet via specially designed gas supply systems. Such gas delivery systems are e.g. Rohrkonstrufctionen through which the gas is introduced at various points in the recipient. In conventional as well as high rate sputtering, pierced targets are also known, the working gas being fed through these holes (DD-PS 150 480). This is intended to generate a locally constant pressure distribution of the working gas. It is very complicated to determine the existing pressure distribution. Another disadvantage is the high cost of a device for correcting the pressure distribution.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die Mängel der bekannten Lösungen zu beseitigen und das Verfahren apparativ einfach zu realisieren.The aim of the invention is to eliminate the deficiencies of the known solutions and to realize the method in terms of apparatus.

Darlegung des Wesens der Erfindung Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erzeugung eines örtlich konstanten Arbeitsgasdruckes bei der Vorbehandlung und Beschichtung im Vakuum zu schaffen, wobei die Vakuumerzeugung mittels ein- oder mehrstufiger Wälzkolbenpumpenanordnungen und im Bedarfsfall zusätzlich mit anderen Vorvakuumpumpen erfolgt.The invention has for its object to provide a method for generating a locally constant working gas pressure in the pretreatment and coating in a vacuum, wherein the vacuum generation by means of single or multi-stage Roots pump assemblies and if necessary, in addition to other backing pumps.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Arbeitsgaseinlaß an der Druckseite einer Wälzkolbenpumpenstufe erfolgt. Das Verfahren stützt sich darauf, daß eine Wälzkolbenpumpe die Eigenschaft hat, daß neben dem Sauggasstrom eine definierte Gasrückströmung durch die Spalte der trocken arbeitenden Wälzkolbenpumpe auftritt. Diese Gasrückströmung ist um so größer, je weiter Ansaug- und Ausstoßdruck auseinanderliegen, d.h., je höher in einer Pumpstufe verdichtet wird. Weiterhin hängt die Gasrückströmung vom Druckbereich ab.According to the invention the object is achieved in that the working gas inlet takes place on the pressure side of a Roots pump stage. The method is based on the fact that a Roots pump has the property that in addition to the suction gas a defined gas backflow through the column of the dry Roots pump occurs. This backflow of gas is greater the farther the intake and discharge pressures are, that is, the higher the pressure in a pumping stage. Furthermore, the gas backflow depends on the pressure range.

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Diese Gasrückströmung ist definiert und kann genutzt werden, das Arbeitsgas bei oben genannten Prozessen in den Rezipienten einzulassen. Der entscheidende Vorteil dieser Verfahrensweise liegt darin, daß entsprechend der Leitwertverteilung im Vorbehandlungs- bzw. Beschichtungsraum an Stellen, an denen z.B. auf Grund eines höheren Leitwertes zur Vakuumpumpe ein hohes lokales Saugvermögen vorliegt, auch ein höherer Rückgasstrom (Arbeitsgasstrom) gelangt. Dadurch, daß bei dieser Anordnung des Gaseinlasses die Leitwerte zwischen beliebigen Stellen des Rezipienten und dem Gaseinlaßort einerseits und den Wälzkolbenpumpen andererseits identisch sind, stellt sich an jeder Stelle des Rezipienten der gleiche Arbeitsgasdruck ein. Ein weiterer Vorteil dieser Verfahrensweise ist, daß durch den Arbeitsgaseinlaß die Wälzkolbenpumpe in einem Druckbereich mit höherem Saugvermögen arbeiten kann.This backflow of gas is defined and can be used to introduce the working gas in the above-mentioned processes in the recipient. The decisive advantage of this procedure is that according to the conductance distribution in the pretreatment or coating space at locations where e.g. due to a higher conductance to the vacuum pump, a high local pumping speed, also a higher return gas flow (working gas flow) passes. The fact that in this arrangement of the gas inlet, the conductance between any points of the recipient and the gas inlet on the one hand and the Roots pump on the other hand are identical, arises at each point of the recipient of the same working gas pressure. Another advantage of this procedure is that through the working gas inlet, the Roots pump can operate in a higher suction pressure range.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens für Arbeitsdrucke zwischen 10"^ und 10 mbar besteht darin, daß bei zwei- oder mehrstufigen Wälzkolbenpumpenanordnungen der Arbeitsgaseinlaß vor der Wälzkolbenpumpenstufe erfolgt, die dem Rezipienten am nächsten liegt·An advantageous embodiment of the method for working pressures between 10 "^ and 10 mbar is that in two- or multi-stage Roots pump arrangements of the working gas inlet takes place before the Roots pump stage, which is closest to the recipient ·

Ausführungsbeispielembodiment

Die zugehörige Zeichnung zeigt das Prinzip des Gaseinlasses in einer Zerstäubungseinrichtung.The accompanying drawing shows the principle of the gas inlet in a sputtering device.

In einer Beschichtungskammer 1 werden auf großflächige, durchlaufende Glassubstrate 2 mittels DC-Hochratezerstäubungsquellen 3 Al-Schichten zur Herstellung von Spiegeln aufgebracht. Als Arbeitsgas wird Argon mit einem Druck von 6 · 10 mbar verwendet. Zur Vakuumerzeugung in Beschichtungskammer 1 wird eineIn a coating chamber 1 3 Al layers for the production of mirrors are applied to large, continuous glass substrates 2 by means of DC Hochratezerstäubungsquellen 3. As the working gas, argon is used at a pressure of 6 x 10 mbar. For vacuum generation in coating chamber 1 is a

•se.• se.

Drehschieberpumpe 4 mit 350 rar/Yi Saugvermögen in Kombination mit einer zweistufigen Wälzkolbenpumpenanordnung 5 von 1800 tbl /Yi Saugvermögen in der 1. Stufe und zweimal 1800 nr/h in der 2. Stufe verwendet.Rotary vane pump 4 with 350 rar / Yi pumping speed in combination with a two-stage Roots pump assembly 5 of 1800 tbl / Yi pumping speed in the 1st stage and twice 1800 nr / h used in the 2nd stage.

Die Wälzkolbenpumpen sind Rootspumpen. Zusätzlich sindKryoflachen 6 installiert, die mit flüssigem Stickstoff beschicktThe Roots pumps are Roots pumps. In addition, cryopanels 6 are installed which supply liquid nitrogen

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werden. Ohne Gaseinlaß wird mit dieser Pumpenanordnung bei einer Leckrate von 1 · 10 mbar l/s ein Enddruck von 4 · 10"^ mbar erreicht. Das Arbeitsgas wird zwischen den beiden Pumpenstufen über ein Ventil 7 eingelassen.become. Without a gas inlet, a final pressure of 4.times.10.sup.-1 mbar is achieved with this pump arrangement at a leak rate of 1.times.10.sup.-mbar.lambda.s. The working gas is introduced via a valve 7 between the two pump stages.

Es ist vorteilhaft, wenn die Vakuumverbindungsleitungen zwisehen der Beschichtungskammer 1 und der letzten Wälzkolbenpumpenstufe und zwischen den übrigen Wälzkolbenpumpenstufen so bemessen sind, daß die Druckunterschiede über den Vakuumleitungen klein gegen die mittleren Totaldrücke in den leitungen sind.It is advantageous if the vacuum connection lines zwisehen the coating chamber 1 and the last Roots pump stage and between the other Roots pump stages are dimensioned so that the pressure differences across the vacuum lines are small against the mean total pressures in the lines.

Claims

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1. A process for generating a locally constant working gas pressure in Vakuumvorbehandlungs- and-coating equipment, which are evacuated by means of single or multi-stage Roots pump assemblies and optionally backing pumps, characterized in that the working gas for the pretreatment and / or coating process on the pressure side of a Roots pump is admitted .

2 · Method according to item 1, characterized in that the working gas on the pressure side of the Roots pump stage, which is closest to the recipient, is admitted.

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