DE10237430A1

DE10237430A1 - Coating substrates for optical components involves turning substrate as material is applied and actively limiting angle of incidence to specified limit

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Publication number: DE10237430A1
Application number: DE10237430A
Authority: DE
Inventors: Harry Bauer; Matthias Heller; Hans-Jochen Paul; Jens Ullmann; Christoph Zaczek; Patrick Scheible
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2001-09-17
Filing date: 2002-08-12
Publication date: 2003-04-03

Abstract

The method involves arranging at least one substrate so that the surface can be coated by a material source with ejected material incident at an angle while turning the substrate about a rotation axis, controlling the radial thickness profile so the incident quantity depends on radial distance of the coating point from the rotation axis, specifying an angle of incidence limit and actively limiting this angle. The method involves arranging at least one substrate relative to a material source so that the surface of the object to be coated facing the material source can be coated with coating material ejected by the source at an angle of incidence, while turning the substrate about a substrate rotation axis, controlling a radial thickness profile so that the quantity incident on the surface depends on the radial distance of the coating point from the rotation axis, specifying an angle of incidence limit and actively limiting the angle so that it never exceeds the limit. Independent claims are also included for the following: a coating system for coating substrates for optical components, an optical component and an optical coating.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von Substraten für optische Komponenten mit im wesentlichen rotationssymmetrischen optischen Beschichtungen sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Beschichtungsanlage. The invention relates to a method for coating substrates for optical components with essentially rotationally symmetrical optical coatings and one for performing the method suitable coating system.

In Projektionsanlagen für die mikrolithographische Herstellung von Halbleiterbauteilen und anderen feinstrukturierten Elementen werden optische Systeme eingesetzt, die eine Vielzahl von Linsen aufweisen, welche zur Verminderung ihrer Reflektivität oder aufgrund anderer Vorgaben mit rotationssymmetrischen optischen Beschichtungen belegt werden müssen. Gegebenenfalls sind auch andere optische Komponenten mit teilweise stark gekrümmten Oberflächen, beispielsweise abbildende Spiegel in katadioptrischen oder katoptrischen Projektionsobjektiven, mit einer Beschichtung zu versehen. Diese optischen Beschichtungen sollen normalerweise über die gesamte, optisch genutzte Beschichtungsoberfläche eine gut kontrollierbare, i. d. R. möglichst gleichmäßige optische Wirkung haben. In projection systems for the microlithographic production of Semiconductor components and other finely structured elements become optical Systems used that have a variety of lenses, which for Reducing their reflectivity or due to other requirements rotationally symmetrical optical coatings must be documented. If necessary, other optical components are also included strongly curved surfaces, for example imaging mirrors in catadioptric or catoptric projection lenses, with a Coating. These optical coatings are said to usually over the entire optically used coating surface a well controllable, i. d. As uniform a visual effect as possible to have.

Die Wirkung beschichteter Flächen im optischen Strahlengang hängt wesentlich von der Schichtdickenverteilung der auf diesen Flächen aufgebrachten Beschichtungen ab, bei rotationssymmetrischen Beschichtungen also vom radialen Verlauf der Schichtdicke, der im folgenden auch als Schichtdickenverlauf bezeichnet wird. Besonders in Systemen mit stark gekrümmten optischen Oberflächen können Schichtdickenverteilungsfehler negative Eigenschaften wie z. B. einen Randabfall der Transmission einer Linse verursachen. Diese Effekte können in Feldlinsensystemen noch durch Effekte des optischen Einfallswinkels verschärft werden. Dieser Einfallswinkel, der auch als Inzidenzwinkel oder i-Winkel bezeichnet wird, ist an verschiedenen radialen Positionen einer gekrümmten optischen Oberfläche unterschiedlich. Während im Linsenzentrum Achsstrahlenbüschel senkrecht auf der optisch wirksamen Oberfläche stehen, treffen am Linsenrand Randstrahlenbüschel teilweise unter sehr hohen Einfallswinkeln auf die Oberfläche auf, wobei Einfallswinkel im Bereich zwischen 30 und 70° z. B. bei Projektionsobjektiven mit hohen numerischen Aperturen nicht selten sind. Dies kann dazu führen, dass die optischen Eigenschaften einer beschichteten Linse im Randbereich im Vergleich zum Mittenbereich ins Kurzwellige verschoben sind. Besonders bei stark gekrümmten optischen Oberflächen sind auch schon Variationen des Brechungsindex von Beschichtungsmaterialien zwischen der Mitte und dem Rand einer Beschichtung beobachtet worden. Auch dies erschwert das Design von Beschichtungen. The effect of coated surfaces in the optical beam path depends significantly from the layer thickness distribution on these surfaces applied coatings, with rotationally symmetrical coatings So from the radial course of the layer thickness, which in the following also as Layer thickness course is called. Especially in systems with strong curved optical surfaces can Layer thickness distribution errors negative properties such. B. an edge drop Cause transmission of a lens. These effects can be seen in Field lens systems exacerbated by effects of the optical angle of incidence become. This angle of incidence, also called the angle of incidence or i-angle is at various radial positions of a curved optical surface different. While in the lens center Axis bundles are perpendicular to the optically effective surface, meet at the edge of the lens edge bundle of rays partly under very high Angles of incidence on the surface, with angles of incidence in the area between 30 and 70 ° z. B. with projection lenses with high numerical apertures are not uncommon. This can lead to the optical properties of a coated lens in the edge area in the Compared to the mid-range are shifted to the short-wave range. Especially at strongly curved optical surfaces are also variations of the Refractive index of coating materials between the middle and the edge of a coating. This also complicates the design of coatings.

Die erwähnte Variation des Brechungsindex über den Radius einer Beschichtung wird wesentlich durch eine abnehmende Dichte des Schichtmaterials zwischen Mitte und Rand des Beschichtungsbereiches verursacht. Die radiale Abnahme der Packungsdichte bringt insbesondere bei Systemen, die mit kurzwelligem Ultraviolettlicht arbeiten, weitere Probleme mit sich. So ist beispielsweise die Wasserabsorption bei porösen Schichten stärker als bei glatten, dichteren Schichten. Dies kann beispielsweise bei Wellenlängen unterhalb von ca. 280 nm, insbesondere bei 157 nm Wellenlänge oder darunter, zu Transmissionsproblemen und Problemen der Beständigkeit der Schichten führen, da UV-Licht mit 157 nm Wellenlänge von Wasser stark absorbiert wird. Es wurden auch schon Probleme der Schichthaftung im Randbereich stark gekrümmter, beschichteter optischer Oberflächen beobachtet. The mentioned variation of the refractive index over the radius of one Coating is essentially due to a decreasing density of the Layer material between the middle and edge of the coating area caused. The radial decrease in packing density is particularly beneficial Systems using short-wave ultraviolet light have other problems with himself. For example, water absorption is porous Layers stronger than with smooth, denser layers. For example at wavelengths below approx. 280 nm, in particular at 157 nm Wavelength or less, transmission problems and problems the durability of the layers because UV light with 157 nm Wavelength of water is strongly absorbed. Problems have also arisen the layer adhesion in the edge area more curved, coated optical surfaces observed.

Es ist schon vermutet worden, dass die beobachteten Brechungsindexvariationen des Schichtmaterials und eine lockere und schlecht haftende Struktur im Randbereich auf hohe Auftreffwinkel des Beschichtungsmaterials im Randbereich zurückzuführen sind. Hohe Auftreffwinkel sind auch schon für Streuverluste und nachteilige Schichtspannungen am Rande ebener aufgedampfter Spiegel verantwortlich gemacht worden (US-A-5,518,548). It has been suspected that the observed Refractive index variations of the layer material and a loose and poorly adhering Structure in the edge area at high angles of incidence Coating material in the edge area can be attributed. High impact angles are also already for scatter losses and disadvantageous layer tensions Edge of flat evaporated mirror has been blamed (US-A-5,518,548).

Um beispielsweise aus wirtschaftlichen Gründen eine gleichzeitige Beschichtung mehrerer Substrate zu ermöglichen, werden häufig Beschichtungsanlagen mit sogenannten Planetensystemen eingesetzt. Ein Planetensystem der hier betrachteten Art hat einen um eine Hauptrotationsachse drehbaren, häufig als Planetenträger bezeichneten Hauptträger und eine Vielzahl von relativ zum Hauptträger um eine jeweilige Substratträgerrotationsachse drehbaren Substratträger, die auch als Planeten bezeichnet werden. Bei der Herstellung rotationssymmetrischer Beschichtungen wird jeweils ein Substrat an einem Planeten derart gehalten, dass die Symmetrieachse der zu beschichtenden Fläche mit der Substratträgerrotationsachse zusammenfällt. In der Regel verlaufen die Hauptrotationsachse und die Substratträgerrotationsachsen parallel zueinander, es sind jedoch auch Schrägstellungen zwischen den Achsen möglich. Die Substratträger sind relativ zu einer in der Regel auf der Hauptrotationsachse angeordneten Materialquelle so angeordnet, dass der Materialquelle zugewandte Beschichtungsorte einer Beschichtungsoberfläche des an einen Substratträger angebrachten Substrates von der Materialquelle mit Beschichtungsmaterial unter einem Auftreffwinkel beschichtbar sind, der insbesondere bei gekrümmten Beschichtungsoberflächen stark variieren kann. Als Auftreffwinkel wird für jeden Beschichtungsort der Winkel zwischen der Beschichtungsflächennormalen am Beschichtungsort und der Auftreffrichtung des Beschichtungsmaterials bezeichnet. Der Auftreffwinkel ist i. d. R. zeitlich variabel. For example, for economic reasons, a simultaneous Allowing multiple substrates to be coated are common Coating systems with so-called planetary systems are used. On Planetary system of the type considered here has one by one Main axis of rotation rotatable, often referred to as planet carrier and a variety of relative to the main beam around a respective one Rotary substrate carrier, also called a planet be designated. In the manufacture of rotationally symmetrical Coatings each have a substrate held on a planet in such a way that the axis of symmetry of the surface to be coated with the Substrate carrier axis of rotation coincides. As a rule, the Main axis of rotation and the substrate carrier axes of rotation parallel to each other, it However, inclinations between the axes are also possible. The Substrate carriers are usually relative to one on the Main rotation axis arranged material source arranged so that the Coating locations of a coating surface of the material source a substrate carrier attached substrate from the material source Coating material can be coated at an angle of incidence that Vary greatly, especially with curved coating surfaces can. The angle of impact is the angle for each coating location between the coating surface normals at the coating location and the Direction of impact of the coating material. The Impact angle is i. d. Usually variable in time.

Um bei Planetensystemen dieser Art einen Teil der eingangs erwähnten Probleme zu vermindern, werden sogenannte Blendenverfahren eingesetzt. Ein Beispiel ist in dem Artikel: "Optical Coatings for UV Photolithography Systems", SPIE Vol. 2776/335-365 beschrieben. Dabei werden im Planetensystem zwischen der Materialquelle und den Substraten als Abschattungsmasken dienende Blenden speziell berechneter Form eingesetzt, durch die Raumwinkel hoher Beschichtungsintensitäten zeitweise so abgeschattet werden, dass insgesamt ein gewünschter Schichtdickenverlauf resultiert. Diese Korrekturblenden sind üblicherweise in der Nähe der Substrate angeordnet. Für jede Oberflächenform und jeden gewünschten Schichtdickenverlauf gibt es eine optimale Maskengeometrie, die berechnet werden kann. In order to be part of the aforementioned in planetary systems of this type So-called aperture methods are used to reduce problems used. An example is in the article: "Optical Coatings for UV Photolithography Systems ", SPIE Vol. 2776 / 335-365 are in the planetary system between the material source and the substrates Apertures specially designed as shading masks used, through the solid angle of high coating intensities are temporarily shaded so that a desired overall Layer thickness course results. These corrections are usually in the Arranged near the substrates. For every surface shape and everyone there is an optimal mask geometry, that can be calculated.

Es hat sich gezeigt, dass die herkömmlichen Blendenverfahren insbesondere bei der Beschichtung von stark gekrümmten optischen Oberflächen für Anwendungen im tiefen Ultraviolettbereich oder darunter nur bedingt geeignet sind, so dass ein Bedarf nach einer weiteren Optimierung derartiger Blendenverfahren besteht. It has been shown that the traditional aperture method especially when coating strongly curved optical surfaces for applications in the deep ultraviolet range or less are suitable, so there is a need for further optimization such aperture method exists.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Beschichtungsverfahren und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Beschichtungsanlage zu schaffen, die die Herstellung gleichmäßig wirkender Beschichtungen insbesondere auch auf stark gekrümmten Substraten für Anwendungen im kurzen Ultraviolettbereich ermöglichen. Accordingly, the invention is based on the object Coating process and one for carrying out the process to create suitable coating system that will make the production evenly acting coatings, especially on strongly curved ones Enable substrates for applications in the short ultraviolet range.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie eine Beschichtungsanlage mit den Merkmalen von Anspruch 14 vor. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht. To achieve this object, the invention proposes a method with the Features of claim 1 and a coating system with the Features of claim 14. Advantageous further developments are in the dependent claims specified. The wording of all claims is made the content of the description by reference.

Erfindungsgemäß wird mindestens ein Substrat relativ zu einer in der Beschichtungsanlage angeordneten Materialquelle derart angeordnet, dass der Materialquelle zugewandte Beschichtungsorte einer zu beschichtenden Beschichtungsoberfläche eines Substrats durch von der Materialquelle abgestrahltes Beschichtungsmaterial unter einem Auftreffwinkel beschichtet wird, der normalerweise für einen gegebenen Beschichtungsort zeitlich variiert. Es wird eine Drehung des Substrates um eine Substratdrehachse durchgeführt. Die Drehung ist wichtig für die Rotationssymmetrie der optischen Beschichtung und bewirkt, dass die Symmetrieachse der rotationssymmetrischen Beschichtung mit der Substratdrehachse zusammenfällt. Auch eine gegebenenfalls vorhandene Symmetrieachse der optischen Komponente fällt normalerweise mit der Substratdrehachse zusammen, kann jedoch auch im Winkel zu dieser oder parallelversetzt zu dieser liegen. Es wird eine Steuerung eines radialen Schichtdickenverlaufes der optischen Beschichtung dadurch durchgeführt, dass die auf die Beschichtungsoberfläche auftreffende Beschichtungsmenge in Abhängigkeit vom radialen Abstand der Beschichtungsorte von der Substratdrehachse eingestellt wird. Außerdem erfolgt eine Steuerung des Auftreffwinkels des Beschichtungsmaterials in der Weise, dass dieser Auftreffwinkel während des Beschichtungsprozesses an keinem Beschichtungsort der Beschichtungsoberfläche größer ist als ein vorgegebener Auftreffwinkelgrenzwert. Die Beschichtung wird also aktiv auf einen Bereich relativ kleiner Auftreffwinkel begrenzt, wobei diese aktive Begrenzung bewirkt, dass die tatsächlich auftretenden maximalen Auftreffwinkel kleiner sind als die von der Substratgeometrie und Anlagengeometrie und -konstruktion abhängigen, maximal möglichen Auftreffwinkel, die ohne diese aktive Begrenzung auftreten würden. According to the invention, at least one substrate is relative to one in the Coating system arranged material source arranged such that Coating locations facing the material source coating coating surface of a substrate by from the Material source radiated coating material at an angle of incidence that is normally coated for a given coating location varies in time. There is a rotation of the substrate by one Substrate axis of rotation performed. The rotation is important for that Rotational symmetry of the optical coating and causes the axis of symmetry of the rotationally symmetrical coating with the substrate axis of rotation coincides. Also an existing axis of symmetry optical component normally coincides with the substrate axis of rotation together, but can also be at an angle to this or offset in parallel this lie. It becomes a control of a radial Layer thickness curve of the optical coating performed by that on the Coating surface impinging amount of coating in Dependence on the radial distance of the coating locations from the Substrate axis of rotation is set. In addition, the Impact angle of the coating material in such a way that it Impact angle on none during the coating process Coating location of the coating surface is larger than a predetermined one Auftreffwinkelgrenzwert. The coating becomes active on one area limited relatively small impact angle, this active limitation causes the actually occurring maximum impact angle to be smaller are than that of the substrate geometry and plant geometry and -construction dependent, maximum possible impact angle, without this active limitation would occur.

Die Begrenzung der Beschichtung auf kleine Auftreffwinkel, insbesondere auf mehr oder weniger senkrechten oder spitzwinkligen Einfall des Beschichtungsmaterials auf die Substratoberfläche bewirkt, dass die entstehenden Schichten durchgehend hohe Packungsdichte bzw. geringe Porosität haben, so dass z. B. Wasseraufnahme und andere Kontaminanten weitgehend vermieden oder jedenfalls verringert werden. Außerdem werden Brechungsindexvariationen des Schichtmaterials vermieden und der Brechungsindex des Schichtmaterials kann näher bei dem Brechungsindex des entsprechenden Volumenmaterials liegen als bei konventionell hergestellten Beschichtungen. Das Schichtdesign wird dadurch erheblich vereinfacht. Weiterhin werden Schichthaftungsprobleme am Rand vermieden, wodurch die Lebensdauer der optischen Komponenten erhöht wird. Limiting the coating to small angles of incidence, in particular on more or less vertical or acute incidence of the Coating material on the substrate surface causes the resulting layers consistently high packing density or low Have porosity, so that e.g. B. Water intake and other contaminants largely avoided or at least reduced. Moreover refractive index variations of the layer material are avoided and the Refractive index of the layer material can be closer to that The refractive index of the corresponding bulk material is higher than that of conventional coatings produced. The layer design becomes significant simplified. Furthermore, shift liability problems become marginal avoided, which increases the life of the optical components.

Es wird also eine Kombination einer gezielten Steuerung der Schichtdickenverteilung der Beschichtung mit einer Vermeidung hoher Auftreffwinkel des Beschichtungsmateriales vorgeschlagen. Diese Kombination macht es in der Regel erforderlich, dass die Maßnahmen zur Steuerung der radialen Schichtdickenverteilung, also beispielsweise die Form, Größe und Zahl von Abschattungsblenden, wie sie bei herkömmlichen Blendenverfahren verwendet werden, modifiziert werden. Denn bei der Ermittlung von Bedampfungsmengen für einen gewünschten radialen Schichtdickenverlauf ist dann zu berücksichtigen, dass nur unter relativ kleinen Auftreffwinkeln eintreffendes Beschichtungsmaterial zum Aufbau einer Beschichtung beitragen kann. Daher werden in der Regel Beschichtungsvorgänge gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren für gleichartige Substrate mehr Beschichtungsmaterial in der Quelle benötigen als die herkömmlichen Beschichtungsprozesse. Dieser geringe Nachteil wird jedoch mit erheblichen Vorteilen im Hinblick auf die optischen und physikalischen Eigenschaften der erzeugten Beschichtungen belohnt. So it is a combination of targeted control of the Layer thickness distribution of the coating with avoidance of high Impact angle of the coating material proposed. That combination usually makes it necessary to take control measures the radial layer thickness distribution, for example the shape, size and number of shading screens, as in conventional Aperture processes are used, modified. Because when determining of vapor deposition amounts for a desired radial Layer thickness course must then be taken into account that only under relatively small Coating material arriving at angles of incidence to build up a Coating can contribute. Therefore, coating processes are usually carried out according to the inventive method compared to conventional method for similar substrates more coating material in the source than the conventional coating processes. This minor disadvantage, however, has significant advantages in terms of the optical and physical properties of the generated Coatings rewarded.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dazu geeignet, auf Beschichtungsoberflächen von Substraten für optische Komponenten, beispielsweise Linsen oder Spiegeln, im wesentlichen rotationssymmetrische optische Beschichtungen aufzubringen. Dies erfolgt vorzugsweise in einer Beschichtungsanlage, die ein Planetensystem zur Bewegung der Substrate während der Beschichtung aufweist. Das Verfahren ist besonders für Substrate mit stark gekrümmten Beschichtungsoberflächen bestimmt und geeignet, kann aber auch zur Beschichtung im wesentlichen ebener oder nur schwach gekrümmter Substratoberflächen eingesetzt werden. The method according to the invention is suitable for Coating surfaces of substrates for optical components, for example Lenses or mirrors, essentially rotationally symmetrical optical Apply coatings. This is preferably done in one Coating system, which is a planetary system for moving the substrates during coating. The procedure is special for Determined substrates with strongly curved coating surfaces and suitable, but can also be used for coating essentially flat or only slightly curved substrate surfaces are used.

Bei einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass bei der Steuerung des radialen Schichtdickenverlaufs eine zeitweise Abschattung von Bereichen der Beschichtungsoberfläche von der Materialquelle durchgeführt wird, wobei eine Dauer von Abschattungszeitintervallen als Funktion des radialen Abstandes eines Beschichtungsortes von der Substratdrehachse und vorzugsweise auch als Funktion des maximal zulässigen Auftreffwinkels eingestellt wird. Hierzu kann in der Beschichtungsanlage eine erste Steuereinrichtung mit mindestens einer zwischen Materialquelle und Substrat anordenbaren ersten Blende vorgesehen sein, deren Blendenform, insbesondere durch geeignete Berechnung, so gewählt ist, dass sich Abschattungszeitintervalle der erforderlichen Dauer ergeben. Bevorzugt ist eine Vielzahl von stationär angeordneten ersten Blenden, die auf einem gemeinsamen Kreisbogen um die Hauptrotationsachse angeordnet sein können. Zweckmäßig ist eine größere Anzahl von Blenden vorgesehen, wobei die Einzelblenden vorzugsweise identische Form haben, wenn die Quelle auf der Hauptrotationsachse liegt. Dies vereinfacht Berechnung und Herstellung der Blenden und stabilisiert die Start- und Endbedingungen jedes einzelnen Planeten. Mit einer zweckmäßigen Wahl des Quellenortes, z. B. auf der Hauptrotationsachse oder leicht exzentrisch zu dieser, wird der Beschichtungsprozess unempfindlich gegen Prozessfehler, wie beispielsweise schiefes Abdampfen des Beschichtungsmaterials. In a development of the method it is provided that in the Control of the radial course of the layer thickness a temporary shading areas of the coating surface from the material source is performed, with a duration of shadowing time intervals as Function of the radial distance of a coating location from the Substrate axis of rotation and preferably also as a function of the maximum permissible angle of incidence is set. This can be done in the Coating system a first control device with at least one between Material source and substrate can be arranged first aperture, the Aperture shape, in particular by suitable calculation, is selected that there are shading time intervals of the required duration. A plurality of stationary first screens are preferred, those on a common circular arc around the main axis of rotation can be arranged. A larger number of panels is advisable provided, the individual panels preferably identical shape if the source is on the main axis of rotation. This simplifies it Calculation and manufacture of the panels and stabilizes the start and Final conditions of every single planet. With an expedient choice the source location, e.g. B. on the main axis of rotation or slightly eccentric to this, the coating process becomes insensitive to Process errors, such as oblique evaporation of the Coating material.

Bei der Steuerung des Auftreffwinkels wird vorzugsweise eine Abschattung kritischer Bereiche der Beschichtungsoberfläche von der Materialquelle durchgeführt, wobei ein kritischer Bereich dadurch definiert ist, dass in ihm der theoretische Auftreffwinkel, der sich aus der Geometrie der Beschichtungsoberfläche und ihrer räumlichen Anordnung in Bezug auf die Materialquelle ergibt, größer ist als der vorgegebene Auftreffwinkelgrenzwert. When controlling the angle of incidence, preferably a Shadowing critical areas of the coating surface from the Material source carried out, a critical area is defined by the fact that in it the theoretical angle of incidence, which results from the geometry of the Coating surface and its spatial arrangement in relation to the Material source is greater than the specified one Auftreffwinkelgrenzwert.

Hierzu ist im Fall einer Beschichtungsanlage mit Planetensystem bei einigen Ausführungsformen für jeden der Substratträger eine mit dem Substratträger um die Hauptrotationsachse rotierende und zwischen Materialquelle und Substrat anordenbare zweite Blende vorgesehen, deren Blendenform die Abschattung zu hoher Aufdampfwinkel bewirkt. Auch die zweiten Blenden können identisch geformt sein. Sie haben bei konvexen Flächen vorzugsweise einen der Hauptrotationsachse zugewandten inneren Blendenrand, der bogenförmig nach radial außen gekrümmt ist. Die Gesamtform der Blende kann der Form einer Sichel entsprechen, insbesondere bei Anordnung der Materialquelle auf der Hauptrotationsachse. Bei konkaven Flächen weist dieser Blendenrand vorzugsweise nach außen von der Hauptrotationsachse weg. This is in the case of a coating system with a planetary system some embodiments, one for each of the substrate carriers with the Substrate carrier rotating around the main axis of rotation and between Material source and substrate can be arranged second aperture, the Aperture shape causes shadowing to high vapor deposition angles. Also the second panels can be shaped identically. You have at convex Surfaces preferably one facing the main axis of rotation inner edge of the diaphragm, which is curved radially outwards. The Overall shape of the screen can correspond to the shape of a sickle, especially when the material source is arranged on the main axis of rotation. In the case of concave surfaces, this diaphragm edge preferably detects away from the main axis of rotation.

Bei anderen Ausführungsformen hat die zweite Steuereinrichtung, die der Vermeidung zu hoher Auftreffwinkel dient, eine zwischen der Materialquelle und den Substraten angeordnete Abschattungsblende mit einem die Hauptrotationsachse umschließenden Blendenrand, der mindestens abschnittsweise exzentrisch zur Materialquelle angeordnet ist. Der Blendenrand und die Materialquelle sind somit nicht völlig zentriert zueinander. Es hat sich herausgestellt, dass kleine Abweichungen von völlig rotationssymmetrischen Beschichtungsbedingungen günstig sein können, um Beschichtungsanlagen zu schaffen, die relativ unempfindlich gegen kleine Fehljustierungen bei der relativen geometrischen Anordnung von Materialquelle und Abschattungsblenden sind. In other embodiments, the second controller that the Avoiding too high impact angles, one between the Material source and the substrates arranged shading with a die Main rotational axis enclosing aperture edge, the least is arranged in sections eccentrically to the material source. The The aperture edge and the material source are therefore not completely centered on one another. It it has been found that small deviations from completely rotationally symmetrical coating conditions can be favorable to To create coating systems that are relatively insensitive to small Misalignments in the relative geometric arrangement of Material source and shading panels are.

Der Blendenrand sollte dabei etwa auf der Verbindungslinie zwischen den Substratscheiteln und dem Schnittpunkt der Hauptrotationsachse mit der Ebene der Materialquelle liegen. Es ist günstig, wenn die Abschattungsblende nicht zu nahe an den Substraten und in ausreichendem Abstand von der Materialquelle angeordnet ist. Besonders günstig sind Blendenhöhen, die zwischen ca. 20% und ca. 90%, insbesondere zwischen ca. 50% und 80% des (vertikalen) Abstandes zwischen der Materialquelle und den Beschichtungsoberflächen betragen. The bezel edge should be roughly on the connecting line between the Substrate vertices and the intersection of the main axis of rotation with the Level of the material source. It is favorable if the Shading screen not too close to the substrates and at a sufficient distance is arranged from the material source. Are particularly cheap Aperture heights that are between approx. 20% and approx. 90%, in particular between approx. 50% and 80% of the (vertical) distance between the material source and the Coating surfaces.

Eine schwache Dezentrierung kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die Abschattungsblende einen zentrisch zu einer (vertikalen) Randachse angeordneten kreisrunden Blendenrand hat und dass die Randachse um einen Exzentrizitätsabstand exzentrisch zu einer durch die Materialquelle laufenden Achse parallel zur Hauptrotationsachse angeordnet ist. Diese Exzentrizität der Verdampferquelle in Bezug auf den Blendenrand kann auf unterschiedliche Weisen realisiert werden. Beispielsweise ist es möglich, die Blende bzw. den Blendenrand zentrisch zur Hauptrotationsachse anzuordnen und die Materialquelle exzentrisch zu positionieren, d. h. seitlich neben dem Schnittpunkt von Hauptrotationsachse und Materialebene. Es ist auch möglich, die Blende exzentrisch zur Hauptrotationsachse und die Materialquelle zentrisch auf dieser zu positionieren. Auch eine Kombination beider Maßnahmen ist möglich. Anstatt einer flachen Blende, die beispielsweise durch ein im wesentlichen horizontal angeordnetes Blech realisiert sein kann, sind auch zylindrische Blenden möglich. Die leichte Exzentrizität bei diesen Anordnungen ist günstig, um ein singuläres Verhalten der Schichtdicke in der Mitte der normalerweise sphärisch oder asphärisch gekrümmten Beschichtungsflächen zu vermeiden, die sich bei anderen Systemen durch leichte Fehljustage von Blenden ergeben kann. A weak decentration can be achieved in this way, for example that the shading aperture is centered on a (vertical) Edge axis arranged circular aperture edge and that the Edge axis eccentric to an axis through a distance Material source running axis parallel to the main rotation axis is arranged. This eccentricity of the evaporator source with respect to the Aperture edge can be realized in different ways. For example, it is possible to center the diaphragm or the diaphragm edge To arrange the main axis of rotation and the material source eccentrically position, d. H. to the side of the intersection of Main axis of rotation and material level. It is also possible to eccentrically Main axis of rotation and the material source centered on this position. A combination of both measures is also possible. Instead of a flat bezel, for example, by an essentially horizontally arranged sheet metal can also be cylindrical Blinds possible. The slight eccentricity in these arrangements is favorable to a singular behavior of the layer thickness in the middle of the usually spherically or aspherically curved Avoid coating surfaces that are different in other systems due to light Misalignment of diaphragms can result.

Es hat sich als günstig herausgestellt, wenn der Exzentrizitätsabstand klein gegenüber dem Achsabstand zwischen Hauptrotationsachse und Substratträgerachse ist. Eine solche schwach exzentrische Materialquellenposition kann beispielsweise dann gegeben sein, wenn der Exzentrizitätsabstand weniger als 30%, insbesondere weniger als 20% dieses Achsabstandes beträgt. In der Regel ist es günstig, wenn der Exzentrizitätsabstand mehr als 1% oder 2% dieses Achsabstandes beträgt. It turned out to be favorable if the eccentricity distance small compared to the center distance between the main rotation axis and Substrate carrier axis is. Such a slightly eccentric Material source position can exist, for example, if the Eccentricity distance less than 30%, especially less than 20% of this Center distance is. As a rule, it is favorable if the Eccentricity distance is more than 1% or 2% of this center distance.

Es ist auch möglich, die Abschattungsblende so zu gestalten, dass sie einen schwach elliptischen Blendenrand hat. Eine solche Blende kann beispielsweise zentrisch zur Hauptrotationsachse angeordnet sein und in Verbindung mit einer zentrisch angeordneten Materialquelle benutzt werden. Durch die Elliptizität des Blendenrandes ergeben sich ebenfalls kleine Abweichungen von völlig rotationssystemmetrischen Beschichtungsbedingungen, da der Blendenrand selbst nicht rotationssymmetrisch und in dem Sinne exzentrisch ist. It is also possible to design the shading panel so that it has a slightly elliptical aperture edge. Such an aperture can For example, be arranged centrally to the main axis of rotation and in Connection with a centrally arranged material source used become. The ellipticity of the edge of the diaphragm also results in small ones Deviations from completely rotational system metrics Coating conditions because the aperture edge itself is not rotationally symmetrical and in which Senses is eccentric.

Eine weitere Möglichkeit der Vermeidung zu hoher Teilchenauftreffwinkel kann realisiert werden, indem die Beschichtungsanlage eine Rotationseinrichtung zur Rotation der Abschattungsblende um eine vertikale Rotationsachse enthält. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, eine exzentrische Abschattungsblende, insbesondere mit kreisrunden Blendenrand, zu verwenden und diese in Bezug auf die Materialquelle um die Hauptrotationsachse der Beschichtungskammer zu drehen. Die Materialquelle kann zentrisch angeordnet sein. Durch die Rotation der ringförmigen Blende kann die von der Exzentrizität der Blende verursachte Aufhebung der Rotationssymmetrie der Beschichtungsbedingungen ausgeglichen werden. Im zeitlichen Mittel kann man eine rotationssymmetrische Blendenwirkung erhalten, ohne Gefahr zu laufen, im Mittelpunkt der zu beschichtenden Flächen Singularitäten bei der Schichtdicke zu erhalten. Another way of avoiding excessive particle impingement angles can be realized by the coating system Rotation device for rotating the shading aperture around a vertical Includes axis of rotation. This makes it possible, for example, to eccentric shading aperture, especially with a circular aperture edge use and refer to the material source around the To rotate the main axis of rotation of the coating chamber. The material source can be arranged centrally. By rotating the ring-shaped aperture can the cancellation of the aperture caused by the eccentricity of the aperture Rotational symmetry of the coating conditions can be compensated. On average, you can have a rotationally symmetrical aperture effect get, without running any risk, at the center of the coating To obtain surface singularities in the layer thickness.

Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Kippeinrichtung zur Kippung der Substratträgerachse vorgesehen sein. Durch Kombination einer beispielsweise ringförmigen Abschattungsblende und zusätzliches Verkippen der Substratträger (Planenten) kann die Variation der Teilchenauftreffwinkel über die Beschichtungsoberfläche minimiert werden. Alternatively or additionally, a tilting device for tilting the Substrate carrier axis may be provided. By combining one for example, ring-shaped shading panel and additional tilting the substrate carrier (planent) can vary the Particle impact angles over the coating surface can be minimized.

Bei Simultanbeschichtung aus mehreren exzentrisch angeordneten Materialquellen, die z. B. auf einem Teilkreis um die Hauptrotationsachse der Beschichtungsanlage positioniert sein können, und Verwendung einer zentrischen, ringförmigen Abschattungsblende bzw. einer Abschattungsblende mit kreisförmigen Blendenrand kann ebenfalls eine Annäherung der Beschichtungsbedingungen im Substratbereich an Rotationssymmetrie erzielt werden. With simultaneous coating from several eccentrically arranged Material sources, e.g. B. on a pitch circle around the main axis of rotation Coating system can be positioned, and use of a centric, circular shading or a Shading bezel with a circular bezel edge can also be an approximation the coating conditions in the substrate area Rotational symmetry can be achieved.

Es ist auch möglich, eine um die Hauptrotationsachse der Beschichtungsanlage rotierende Materialquelle vorzusehen. Hierdurch können ähnlich positive Effekte bei der Homogenität der Beschichtungsbedingungen wie bei den oben beschriebenen Varianten erzielt werden. It is also possible to set one around the main axis of rotation Coating system to provide rotating material source. This can be similar positive effects on the homogeneity of the coating conditions such as can be achieved with the variants described above.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen mir rundem Blendenrand kann die Abschattungsblende im wesentlichen ringförmig mit innenliegendem, kreisrundem oder leicht elliptischem Blendenrand sein. Solche Ausführungsformen sind besonders für konvexe Substratoberflächen geeignet. Sollen konkave Beschichtungsoberflächen beschichtet werden, so ist die Abschattungsblende so zu gestalten, dass der Blendenrand den Außenrand der Abschattungsblende bildet. Die Abschattungsblende kann beispielsweise durch ein im wesentlichen kreisrundes oder leicht elliptisches Blech gebildet sein, welches zentrisch oder leicht exzentrisch zur Hauptrotationsachse eingebaut sein kann. In the described embodiments with a round bezel edge the shading screen is essentially ring-shaped with an internal, circular or slightly elliptical aperture edge. Such Embodiments are particularly suitable for convex substrate surfaces. If concave coating surfaces are to be coated, then that is Design the shading panel so that the edge of the panel Forms the outer edge of the shade. The shade can for example, by an essentially circular or slightly elliptical Be formed sheet, which is centric or slightly eccentric Main rotation axis can be installed.

Zur Erzielung dichter, gut haftender Schichten sollte der Auftreffwinkel des von der Materialquelle kommenden Materialstroms so klein wie möglich sein und außerdem für eine gegebenen Beschichtungsort nur möglichst geringen Schwankungen unterliegen. Bei einer bevorzugten Variante des Verfahrens wird ein Auftreffwinkelgrenzwert eingestellt, der mindestens 10%, vorzugsweise mindestens 20% unterhalb des aufgrund der Beschichtungsgeometrie maximal möglichen Auftreffwinkels liegt. Besonders bevorzugt sind Auftreffwinkel, die 60° oder 45° nicht überschreiten. Der jeweils optimale mittlere Auftreffwinkel ist insbesondere abhängig von den Beschichtungsmaterialien und dem Arbeitswellenlängenbereich der Beschichtung. Der erreichbare minimale mittlere Auftreffwinkel ist abhängig von der Anlagengeometrie. Besonders vorteilhaft ist es, wenn für jeden Beschichtungsort mit nahezu konstantem mittlerem Auftreffwinkel beschichtet wird, der vorzugsweise minimiert werden sollte. In order to achieve dense, well-adhering layers, the impact angle of the material flow coming from the material source as small as possible be and also only possible for a given coating location subject to slight fluctuations. In a preferred variant of the Method, an impact angle limit value is set which is at least 10%, preferably at least 20% below that due to Coating geometry is the maximum possible impact angle. Especially angles of incidence which do not exceed 60 ° or 45 ° are preferred. The the optimal mean angle of incidence depends in particular on the Coating materials and the working wavelength range of Coating. The minimum mean impact angle that can be achieved is dependent from the system geometry. It is particularly advantageous if for everyone Coating location with an almost constant mean impact angle is coated, which should preferably be minimized.

Dabei hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft sein kann, wenn der Auftreffwinkelgrenzwert in Abhängigkeit von der Art des Beschichtungsmaterials eingestellt wird. It has been shown that it can be advantageous if the Impact angle limit depending on the type of coating material is set.

Mit der Erfindung ist es möglich, dass eine Beschichtung erzeugt wird, deren Dichte des Beschichtungsmaterials im Bereich ρ₀ ± 20%, insbesondere im Bereich ρ₀ ± 10% liegt, wobei ρ₀ der Mittelwert der Materialdichte am Ort des Flächenzentrums bzw. des minimalen mittleren Auftreffwinkels ist. Unter diesen Bedingungen können Brechungsindexvariationen und die Gefahr der Aufnahme von Wasser und anderen adsorbierbaren Verunreinigungen in tolerierbaren Grenzen gehalten werden. The invention makes it possible to produce a coating whose density of the coating material is in the range ρ ₀ ± 20%, in particular in the range ρ ₀ ± 10%, where ρ _{0 is} the mean value of the material density at the location of the surface center or the minimum medium impact angle. Under these conditions, refractive index variations and the risk of absorption of water and other adsorbable impurities can be kept within tolerable limits.

Die Erfindung hat den großen Vorteil, dass einerseits durch Vermeidung zu hoher Aufdampfwinkel die damit verbundenen Schichtfehler, wie Brechungsindexvariation und schlechte Haftung sowie Wasseraufnahme, vermeidbar sind, und dass gleichzeitig in weiten Grenzen eine gezielte Steuerung der radialen Schichtdickenverteilung der Beschichtung möglich ist. Diese Schichtdicke würde bei gekrümmten Oberflächen ohne Steuerungsmaßnahmen je nach Krümmung häufig von der Mitte zum Rand kontinuierlich abnehmen. Herkömmliche Steuerungsmöglichkeiten, wie der Einsatz herkömmlicher Blendenverfahren, wurden häufig dazu genutzt, diesen Schichtdickenabfall auszugleichen, um eine über den gesamten Radius weitgehend einheitliche geometrische Schichtdicke zu erzeugen. Dies kann jedoch insbesondere bei Systemen mit hohen optischen lnzidenzwinkeln dazu führen, dass trotz gleichförmiger geometrischer Schichtdicke die optischen Eigenschaften von der Mitte zum Rand einer Beschichtung stark variieren. So werden beispielsweise die Minima der Reflektivität reflexionsmindernder Beschichtungen in diesem Fall ins Kurzwellige verschoben. Bei einer bevorzugten Variante des Verfahrens wird ein radialer Schichtdickenverlauf erzeugt, bei dem die geometrische Schichtdicke von der Symmetrieachse der Beschichtung zum Rand kontinuierlich zunimmt. Dadurch kann erreicht werden, dass die optische Wirkung einer Beschichtung nahezu unabhängig von der Inzidenzwinkelbelastung wird. Die vom radialen Beschichtungsort abhängige Schichtdicke kann sich beispielsweise aus der Schichtdicke im Flächenzentrum durch Multiplikation mit einem vom radialen Beschichtungsort abhängigen Korrekturfaktor ergeben, der beispielsweise bezogen auf die Flächenmitte einen etwa parabolischen Verlauf haben kann. So ist es durchaus möglich, dass die Schichtdicke am Rand um 5% bis 10% oder noch weiter oberhalb der Schichtdicke im Beschichtungszentrum liegt. The invention has the great advantage that, on the one hand, by avoidance too high deposition angle the associated layer defects, such as Refractive index variation and poor adhesion as well as water absorption, are avoidable, and that at the same time within a wide range a targeted Control of the radial layer thickness distribution of the coating possible is. This layer thickness would be without on curved surfaces Control measures depending on the curvature often from the center to the edge lose weight continuously. Conventional control options, such as the Use of conventional aperture methods, were often used to to compensate for this drop in layer thickness by one over the entire Radius to generate largely uniform geometric layer thickness. However, this can be particularly the case with systems with high optical Incidence angles mean that despite uniform geometric The optical properties from the center to the edge of a layer Coating can vary widely. For example, the minima of the Reflectivity of anti-reflective coatings in this case Shortwave shifted. In a preferred variant of the method a radial course of the layer thickness is generated, in which the geometric Layer thickness from the axis of symmetry of the coating to the edge is continuously increasing. It can be achieved that the optical Effect of a coating almost independent of the Incidence angle load will. The layer thickness depending on the radial coating location can, for example, from the layer thickness in the center of the surface Multiplication by one depending on the radial coating location Correction factor, for example related to the area center can have an approximately parabolic course. So it is entirely possible that the layer thickness at the edge by 5% to 10% or even further lies above the layer thickness in the coating center.

Die Erfindung betrifft auch eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Beschichtungsanlage, die ein Planetensystem zur Bewegung der Substrate während der Beschichtung aufweist, wobei das Planetensystem einen um eine Hauptrotationsachse drehbaren Hauptträger (Planetenträger) und eine Vielzahl von relativ zum Hauptträger um jeweilige Substratträgerrotationsachsen drehbaren Substratträger (Planeten) aufweist. Die Beschichtungsanlage umfasst eine erste Steuereinrichtung zur Steuerung des radialen Schichtdickenverlaufs und eine zweite Steuereinrichtung zur Begrenzung der Auftreffwinkel auf einen maximal zulässigen Auftreffwinkelgrenzwert. Es gibt Ausführungsformen, bei denen die erste Steuereinrichtung eine Anzahl zwischen Materialquelle und Substrat anordenbarer erster Blenden und die zweite Steuereinrichtung eine Anzahl mit dem Hauptträger mitrotierender zweiter Blenden zur Abschattung hoher Auftreffwinkel aufweist. Es sind auch Ausführungsformen möglich, bei denen die zweite Steuereinrichtung so gestaltet ist, dass kleine Abweichungen von völlig rotationssymmetrischen Beschichtungsbedingungen erreicht werden. Beispiel hierfür sind Systeme mit zentrisch angebrachter ringförmiger oder kreisförmiger Abschattungsblende in Verbindung mit schwach exzentrisch positionierter Materialquelle oder Systeme mit schwach exzentrisch angebrachter, ringförmiger oder kreisförmiger Abschattungsblende mit zentraler Materialquelle oder mit zentrisch angebrachter, schwach elliptischer Abschattungsblende in Verbindung mit zentraler oder leicht dezentrierter Materialquelle sowie Kombinationen hieraus. Weiterhin sind Ausführungsformen mit rotierenden Abschattungsblenden und/oder mit kippbaren Substratträgern in diesem Sinne nutzbar. The invention also relates to one for carrying out the Process suitable coating system according to the invention, the one Planetary system for moving the substrates during coating has, the planetary system around a main axis of rotation rotatable main carrier (planet carrier) and a variety of relative to the main carrier rotatable about respective substrate carrier axes of rotation Has substrate carrier (planet). The coating system includes a first control device for controlling the radial Layer thickness curve and a second control device for limiting the Impact angle to a maximum allowable impact angle limit. It are embodiments in which the first control device Number of first screens that can be arranged between the material source and the substrate and the second control means one number with the main carrier rotating second diaphragms for shading high angles of incidence having. Embodiments are also possible in which the second Control device is designed so that small deviations from completely rotationally symmetrical coating conditions can be achieved. Examples of this are systems with a centrally attached annular or circular shading in connection with weak eccentrically positioned material source or systems with weak eccentrically attached, ring-shaped or circular Shading panel with a central material source or with a centrally attached weakly elliptical shading in connection with central or slightly decentered material source and combinations thereof. Furthermore, there are embodiments with rotating shading screens and / or usable with tiltable substrate carriers in this sense.

Die vorstehenden und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. The above and other features go beyond the Claims also from the description and the drawings, wherein the individual characteristics individually or in groups in form of sub-combinations in one embodiment of the invention and be realized in other areas and beneficial as well can represent protective designs for which protection here is claimed.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Planetensystems zur Erläuterung der Beschichtungsgeometrie; Figure 1 is a schematic representation of a first embodiment of a planetary system according to the invention to explain the coating geometry.

Fig. 2 eine schrägperspektivische Draufsicht auf eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Planetensystems mit ersten und zweiten Blenden zur Beeinflussung der Beschichtungseigenschaften; Figure 2 is an oblique top perspective view of an embodiment of a planetary system according to the invention having first and second diaphragms to affect the coating properties.

Fig. 3 ein schematisches Diagramm, das verschiedene radiale Verläufe der geometrischen Schichtdicke rotationssymmetrischer Beschichtungen zeigt; Fig. 3 is a schematic diagram showing various radial profiles of geometric layer thickness is rotationally symmetrical coatings;

Fig. 4 ein schematisches Diagramm, das verschiedene radiale Verläufe der Dichte bzw. des Brechungsindex rotationssymmetrischer Beschichtungen zeigt; Fig. 4 is a schematic diagram showing various radial profiles of the density and the refractive index shows a rotationally symmetrical coatings;

Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung durch eine Linse mit stark gekrümmter Oberfläche, auf der eine erfindungsgemäß hergestellte Beschichtung aufgebracht ist, zusammen mit einer schematischen Darstellung des radialen Verlaufs der geometrischen Schichtdicke und der Dichte dieser Schicht; Figure 5 is a schematic sectional view through a lens with a strongly curved surface on which a coating prepared according to the invention is applied, together with a schematic representation of the radial profile of the geometrical thickness and the density of this layer.

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Planetensystems mit ringförmiger Abschattungsblende und exzentrischer Materialquelle; Fig. 6 is a schematic representation of a second embodiment of a planetary system according to the invention with annular shadowing and eccentric material source;

Fig. 7 ein Diagramm, welches berechnete Werte für mittlere Teilchenauftreffwinkel in Abhängigkeit vom radialen Ort der Beschichtungsoberfläche für eine Beschichtung ohne Abschattungsblende und mit ringförmiger, zentrischer Abschattungsblende bei verschiedenen Exzentrizitäten der Materialquelle zeigt; Fig. 7 is a diagram showing calculated values for medium Teilchenauftreffwinkel depending on the radial location of the coating surface of a coating without shadowing and having an annular, centered shadowing at different eccentricities of the material source;

Fig. 8 ein Diagramm, welches für die zu Fig. 7 angegebenen Beschichtungsbedingungen die relative Schichtdicke einer Beschichtung als Funktion des radialen Abstandes vom Zentrum der Beschichtung zeigt. FIG. 8 is a diagram showing the relative layer thickness of a coating as a function of the radial distance from the center of the coating for the coating conditions given for FIG. 7.

Fig. 9 ein Diagramm, welches den Effekt der Verkippung von Planetenachsen auf den Verlauf der mittleren Teilchenauftreffwinkel über den Radius einer Beschichtungsoberfläche zeigt; und 9 is a diagram showing the effect of the tilting of the planet axles on the course of the mean Teilchenauftreffwinkel across the radius of a coating surface. and

Fig. 10 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Planetensystems zur Beschichtung von konkaven Beschichtungsflächen. Fig. 10 is a schematic representation of an embodiment of a planetary system for the coating of concave coating surfaces.

In Fig. 1 ist schematisch die Geometrie wesentlicher Teile einer Bedampfungsanlage gezeigt, mit der optische Komponenten für mikrolithographische Projektionsanlagen, insbesondere auch Linsen mit stark gekrümmten Oberflächen, im Elektronenstrahl-Verdampfungsverfahren oder in anderen PVD-Verfahren einschließlich Sputtern beschichtet werden können, bei denen die Ausdehnung der Materialquelle im Verhältnis zur Anlagengeometrie vorzugsweise klein ist (Quasi- Punktquelle). Da es aus wirtschaftlichen und technologischen Gründen wünschenswert sein kann, mehrere, normalerweise gleichartige Substrate gleichzeitig unter im wesentlichen identischen Prozessbedingungen zu beschichten, enthält die Beschichtungsanlage innerhalb eines (nicht dargestellten) evakuierbaren Rezipienten ein sogenanntes Planetensystem 1 zur Bewegung der zu beschichtenden Substrate während der Beschichtung. Das Planetensystem hat einen im wesentlichen runden, scheibenförmigen Hauptträger 2, der auch als Planetenträger bezeichnet wird und mittels eines nicht gezeigten Antriebes um eine vertikale Hauptrotationsachse 3 drehbar ist. Der Planetenträger trägt an seinem Umfang fünf oder eine andere Anzahl gleichmäßig um den Umfang verteilte, identisch aufgebaute Substratträger 4, die jeweils am Planetenträger um eine vertikale Substratträgerrotationsachse 5 drehbar gelagert sind. Der Hauptträger 2 steht über ein nicht dargestelltes Triebstockzahnrad und an den Planeten angebrachte Planetenzahnräder derart in Antriebsverbindung mit den Planeten, dass die Drehgeschwindigkeit der Planeten eine Funktion der Drehgeschwindigkeit des angetriebenen Hauptträgers und der Zahnverhältnisse zwischen Triebstockrad und Planetenzahnrädern ist. In der Regel führt dadurch ein Substratträger während einer Umdrehung des Hauptträgers, mehrere Eigendrehungen um die Achse 5 aus, die dabei um die Hauptträgerachse 2 rotiert. Im geeigneten Abstand unterhalb der Planeten befindet sich auf der Hauptrotationsachse 3 eine Materialquelle 8, die das Beschichtungsmaterial enthält, das im gezeigten Beispiel mit Hilfe eines Elektronenstrahls verdampft wird. In Fig. 1, the geometry of essential parts shown schematically a vapor deposition, can be coated with the optical components for microlithographic projection systems, in particular, lenses with highly curved surfaces, in the electron beam evaporation method or other PVD methods including sputtering, in which the expansion the material source is preferably small in relation to the system geometry (quasi-point source). Since it may be desirable for economic and technological reasons to coat several, normally identical substrates at the same time under essentially identical process conditions, the coating system contains a so-called planetary system 1 within a evacuable recipient (not shown) for moving the substrates to be coated during the coating. The planetary system has an essentially round, disk-shaped main carrier 2 , which is also referred to as a planet carrier and can be rotated about a vertical main axis of rotation 3 by means of a drive (not shown ) . On its circumference, the planet carrier carries five or another number of identically constructed substrate carriers 4 distributed uniformly around the circumference, each of which is rotatably mounted on the planet carrier about a vertical substrate carrier rotation axis 5 . The main carrier 2 is in drive connection with the planet via a pinion gear (not shown) and planet gears attached to the planet in such a way that the speed of rotation of the planet is a function of the speed of rotation of the driven main carrier and the tooth relationships between the pinion and planet gears. As a rule, a substrate carrier thereby performs several self-rotations about the axis 5 during one revolution of the main carrier, which rotates about the main carrier axis 2 . At a suitable distance below the planets, there is a material source 8 on the main axis of rotation 3 , which contains the coating material, which in the example shown is evaporated with the aid of an electron beam.

Bei der hier beschriebenen Herstellung rotationssymmetrischer Beschichtungen wird bei jedem Planeten an dessen Unterseite ein zu beschichtendes Substrat 10 befestigt, bei dem es sich im Beispiel um eine bikonvexe Linse mit einem Durchmesser zwischen ca. 10 cm und 30 cm handelt. Die zu beschichtende Beschichtungsoberfläche 11 der Linse ist stark gekrümmt. Der Betrag des Verhältnisses zwischen Durchmesser D und Krümmungsradius R der Beschichtungsoberfläche kann beispielsweise kleiner als -2/3 oder größer als +2/3 sein. Das optimale Verhältnis ist normalerweise für konkave und konvexe Flächen unterschiedlich. Insbesondere kann für konkave Flächen ID/RI > 1,3, bevorzugt ID/RI > 1,6 sein und für konvexe Flächen ID/RI > 0,3, insbesondere ID/RI > 0,67. Die Linse 10 wird so am Substratträger 4 befestigt, dass der Ort des Symmetriezentrums Z der zu erzeugenden Beschichtung auf der Substratträgerdrehachse 5 liegt, die bei dem hier gezeigten Beispiel auch mit der Symmetrieachse des Substrats zusammenfällt. Der Punkt Po bezeichnet das Zentrum der Beschichtungsfläche, die Punkte P₁ liegen an deren Rand. Der Parameter φ dient der Parametrisierung der Fläche 11 und wächst mit zunehmenden Radialabstand eines Punktes P vom Symmetriezentrum Z. In the production of rotationally symmetrical coatings described here, a substrate 10 to be coated is attached to the underside of each planet, which in the example is a biconvex lens with a diameter between approximately 10 cm and 30 cm. The coating surface 11 of the lens to be coated is strongly curved. The ratio between the diameter D and the radius of curvature R of the coating surface can be, for example, less than -2/3 or greater than +2/3. The optimal ratio is usually different for concave and convex surfaces. In particular, ID / RI> 1.3, preferably ID / RI> 1.6 for concave surfaces and ID / RI> 0.3, in particular ID / RI> 0.67 for convex surfaces. The lens 10 is attached to the substrate carrier 4 such that the location of the center of symmetry Z of the coating to be produced lies on the substrate carrier axis of rotation 5 , which in the example shown here also coincides with the axis of symmetry of the substrate. The point Po denotes the center of the coating surface, the points P ₁ lie on the edge thereof. The parameter φ is used to parameterize the surface 11 and increases with increasing radial distance of a point P from the center of symmetry Z.

Wird das Beschichtungsmaterial am Ort der Materialquelle 8 bis zur Verdampfung erhitzt, gibt die Materialquelle eine im wesentlichen nach oben gerichtete Verdampfungskeule ab, von dem auch die an den Planeten befestigten Substrate 10 erfasst werden. Dabei ergeben sich für jeden Beschichtungsort P auf der Beschichtungsoberfläche je nach Relativstellung zur Materialquelle spezifische Abscheideraten des Beschichtungsmaterials. Für die in Fig. 1 beispielhaft gezeigte Situation ist die Beschichtungsrate R (Beschichtungsmenge pro Zeiteinheit) am Beschichtungsort P durch folgende Gleichung beschreibbar:

If the coating material is heated to the point of evaporation at the location of the material source 8 , the material source emits an essentially upward-pointing evaporation lobe, from which the substrates 10 attached to the planet are also detected. This results in specific deposition rates of the coating material for each coating location P on the coating surface, depending on the position relative to the material source. For the situation shown by way of example in FIG. 1, the coating rate R (coating amount per unit of time) at the coating location P can be described by the following equation:

In dieser Gleichung ist K eine von der Art der Materialquelle abhängende Konstante, A und n beschreiben Eigenschaften der Materialquelle, α ist der Winkel zwischen dem von der Materialquelle 8 auf den betrachteten Punkt P gerichteten Dampfstrahl 13 (gestrichelt gezeichnet) und der Symmetrieachse der Verdampfungsquelle, die idealerweise mit der Hauptrotationsachse 3 zusammenfällt. Der Parameter β beschreibt den Auftreffwinkel des von der Materialquelle kommenden Materials am Ort P und ist definiert als Winkel zwischen der Oberflächennormalen 14 und der Richtung 13 des Dampfstrahls am Ort P. Der Parameter m ist ein Exponent, der die Kondensationscharakteristik des Beschichtungsmaterials bei gegebenen Prozessparametern (beispielsweise der Temperatur) beschreibt und der üblicherweise gleich 1 gesetzt wird. Der Exponent m kann, abhängig vom Substratmaterial und vom Beschichtungsmaterial, auch kleiner als 1 sein. Er kann z. B. zwischen ca. 0,5 und 1 liegen. Parameter r beschreibt den Abstand zwischen Materialquelle 8 und Beschichtungsort P. In this equation, K is a constant depending on the type of material source, A and n describe properties of the material source, α is the angle between the steam jet 13 directed by the material source 8 at the point P under consideration (shown in broken lines) and the axis of symmetry of the evaporation source, which ideally coincides with the main axis of rotation 3 . The parameter β describes the angle of incidence of the material coming from the material source at location P and is defined as the angle between the surface normal 14 and the direction 13 of the steam jet at location P. The parameter m is an exponent that determines the condensation characteristics of the coating material for given process parameters ( for example the temperature) and which is usually set to 1. The exponent m can also be less than 1, depending on the substrate material and the coating material. He can e.g. B. are between about 0.5 and 1. Parameter r describes the distance between material source 8 and coating location P.

Aus Fig. 1 ist erkennbar, dass der Auftreffwinkel β für jeden außerhalb der Drehachse 5 liegenden Punkt P bei Drehung des Substrats um die Achse 5 zeitlich variiert. Bei der gezeigten Krümmung der Beschichtungsoberfläche 11 konvex nach unten ist der Auftreffwinkel β relativ groß, wenn sich P aus Sicht der Materialquelle 8 jenseits der Rotationsachse 5 befindet und relativ klein, wenn sich (z. B. nach Drehung des Substrats des gezeigten Substrats um 180°) der Punkt P auf der der Materialquelle 8 zugewandten Seite der Achse 5 befindet. Bei Substraten mit konkaver Krümmung der Beschichtungsfläche, beispielsweise bei Hohlspiegeln, sind die Verhältnisse umgekehrt. It can be seen from FIG. 1 that the impact angle β varies with time for each point P lying outside the axis of rotation 5 when the substrate is rotated about the axis 5 . In the case of the convex downward curvature of the coating surface 11 , the angle of incidence β is relatively large if P is from the perspective of the material source 8 beyond the axis of rotation 5 and relatively small if (e.g. after the substrate of the substrate shown has been rotated by 180 °) the point P is located on the side of the axis 5 facing the material source 8 . The situation is reversed for substrates with a concave curvature of the coating surface, for example for concave mirrors.

Es ist auch zu erkennen, dass der Auftreffwinkel an Orten auf oder nahe der Rotationsachse 5 des Substrates bei Drehung des Substrates nahezu konstant bleibt, während die Schwankungen des Auftreffwinkels zunehmen, je weiter der Beschichtungsort in Radialrichtung von der Symmetrieachse entfernt ist. Das Ausmaß bzw. die Schwankungsbreite des Auftreffwinkels hängt dabei hauptsächlich von der Krümmung der Beschichtungsoberfläche ab und ist größer, je stärker die Krümmung ist. It can also be seen that the angle of incidence at locations on or near the axis of rotation 5 of the substrate remains almost constant when the substrate is rotated, while the fluctuations in the angle of incidence increase the further the coating location is in the radial direction from the axis of symmetry. The extent or the range of fluctuation of the angle of incidence depends mainly on the curvature of the coating surface and is greater, the greater the curvature.

Insbesondere bei stark gekrümmten Beschichtungsoberflächen kann es auch zur sogenannten Selbstabschattung der Beschichtungsfläche kommen. Dabei sind Bereiche 1, die zu einem gegebenen Zeitpunkt jenseits von Tangentenlinien 16 auf der Beschichtungsoberfläche liegen, nicht direkt von der Materialquelle 8 bestrahlbar. Die Tangentenlinie 16 verbindet die Punkte, an denen ein von der Materialquelle 8 kommender Strahl die Beschichtungsoberfläche nur tangiert (β = 90°). Particularly with strongly curved coating surfaces, so-called self-shading of the coating surface can also occur. Areas 1 which at a given time lie beyond tangent lines 16 on the coating surface cannot be directly irradiated by the material source 8 . The tangent line 16 connects the points at which a beam coming from the material source 8 only touches the coating surface (β = 90 °).

Werden mit einem solchen Planetensystem gekrümmte Oberflächen beschichtet, so wird beobachtet, dass die geometrische Schichtdicke d der erzeugten Beschichtung von der Flächenmitte der Beschichtung (Symmetriezentrum Z) zum Rand des Substrates abfällt, wobei dieser Effekt ausgeprägter ist, je stärker die Beschichtungsfläche gekrümmt ist. Der Effekt kann für konkave und konvexe Flächen unterschiedlich ausgeprägt sein. Die gestrichelte Linie 17 in Fig. 3 zeigt schematisch diesen Effekt, wobei in Fig. 3 das Verhältnis der Schichtdicke d zur Schichtdicke d₀ im Symmetriezentrum als Funktion des Radius Rad schematisch gezeigt ist. Dieser radiale Schichtdickenabfall beeinflusst die optischen Eigenschaften derartiger Beschichtungen nachteilig in der Weise, dass diese im Randbereich häufig schlechter sind als in der Flächenmitte, für die die Beschichtungen in der Regel ausgelegt bzw. berechnet werden. If curved surfaces are coated with such a planetary system, it is observed that the geometric layer thickness d of the coating produced drops from the center of the coating (center of symmetry Z) to the edge of the substrate, this effect being more pronounced the more the coating surface is curved. The effect can be different for concave and convex surfaces. The dashed line 17 in FIG. 3 shows this effect schematically, the ratio of the layer thickness d to the layer thickness d ₀ in the center of symmetry as a function of the radius wheel being shown schematically in FIG. 3. This radial drop in layer thickness adversely affects the optical properties of such coatings in such a way that they are often worse in the edge region than in the center of the surface for which the coatings are generally designed or calculated.

Dieser Schichtdickenverteilungsfehler wird in herkömmlichen Blendenverfahren dadurch vermindert, dass zwischen der Materialquelle 8 und den Substraten als Abschattungsblenden dienende erste Blenden 20 eingesetzt werden, die üblicherweise in der Nähe der Substrate, d. h. kurz unterhalb der Beschichtungsfläche angeordnet und z. B. an einem stationären Blendenhalterring 21 sind. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform sind sechs derartige Blenden vorgesehen, die jeweils identische Form haben und gleichmäßig um den Umfang des Planetensystems angeordnet sind. Die Form der Blenden, die im gezeigten Beispiel einer Tropfenform ähnelt, ist so berechnet, dass durch diese Blenden der Materialstrom zwischen Materialquelle 8 und Substratoberfläche bei Drehung des Substrates um sich selbst und um die Hauptachse 3 zeitweise unterbrochen wird. Dabei werden die erzielten Unterbrechungszeitintervalle normalerweise so bemessen, dass sie für radiale Bereiche, in denen die Aufdampfintensität besonders stark ist, länger sind als für Bereiche mit schwächerer Aufdampfrate. Insbesondere kann erreicht werden, dass die Randbereiche der Substrate dem Materialstrom vergleichsweise länger ausgesetzt sind als weiter innenliegende Bereiche, bei denen der Materialstrom intensiver ist. Auf diese Weise kann eine Steuerung der radialen Schichtdickenverteilung erzielt werden. Die durchgezogene Linie 18 in Fig. 3 zeigt hierzu schematisch den normierten radialen Schichtdickenverlauf auf einem gekrümmten Substrat bei Einsatz der stationären ersten Blenden 20. Die Blendenform wurde hier so gewählt, dass sich eine über den Beschichtungsradius im wesentlichen konstante Schichtdicke d ergibt. This layer thickness distribution error is reduced in conventional diaphragm processes by using first diaphragms 20 serving as shading diaphragms between the material source 8 and the substrates, which diaphragms are usually arranged in the vicinity of the substrates, ie just below the coating surface, and e.g. B. are on a stationary aperture holder ring 21 . In the embodiment shown in FIG. 2, six such diaphragms are provided, each of which have an identical shape and are arranged uniformly around the circumference of the planetary system. The shape of the diaphragms, which in the example shown resembles a drop shape, is calculated in such a way that through these diaphragms the material flow between the material source 8 and the substrate surface is temporarily interrupted when the substrate rotates about itself and about the main axis 3 . The interruption time intervals achieved are usually dimensioned such that they are longer for radial areas in which the vapor deposition intensity is particularly strong than for areas with a weaker vapor deposition rate. In particular, it can be achieved that the edge regions of the substrates are exposed to the material flow comparatively longer than regions located further in, in which the material flow is more intensive. In this way, control of the radial layer thickness distribution can be achieved. The solid line 18 in FIG. 3 shows schematically the normalized radial layer thickness curve on a curved substrate when using the stationary first diaphragms 20 . The aperture shape was chosen here in such a way that a layer thickness d that is essentially constant over the coating radius results.

Durch die Verwendung der stationären ersten Blenden 20 ist es also möglich, den Verlauf der geometrischen Schichtdicke d der Beschichtung zwischen Zentrum und Rand zu beeinflussen. Derartige Schichten haben jedoch häufig dennoch nicht die gewünschten optischen Eigenschaften und zeigen nicht tolerierbare Eigenschaftsunterschiede zwischen Zentrum und Rand der Beschichtung. Insbesondere werden Brechungsindexvariationen und damit zusammenhängende Dichtevariationen der Schichten beobachtet, d. h. dass die Schichten im Zentrum dichter und kompakter sind und dass der Füllgrad bzw. die Packungsdichte zum Rand hin abnimmt. Außerdem kann es im Randbereich zu Haftungsproblemen kommen. Zur Verdeutlichung der Problematik ist in Fig. 4 die auf die Dichte ρ₀ im Symmetriezentrum der Beschichtung normierte Dichte ρ als Funktion des Radius Rad aufgetragen. Die gestrichelte Linie 23 verdeutlicht schematisch den Dichteabfall zwischen Zentrum und Rand bei einer Beschichtung ohne Abschattungsblenden oder auch bei einer Beschichtung mit den oben beschriebenen stationären Blenden 20. Der auf den Brechungsindex im Zentrum (n₀) normierte Brechungsindex n in der Schicht zeigt einen ähnlichen Verlauf, da der Brechungsindex in erster Näherung proportional zur Dichte ist. Der Zusammenhang zwischen Dichte und Brechzahl ist z. B. in der dem Fachmann bekannten Lorentz-Lorenz-Beziehung beschrieben. By using the stationary first diaphragms 20 it is therefore possible to influence the course of the geometric layer thickness d of the coating between the center and the edge. However, such layers often do not have the desired optical properties and show intolerable differences in properties between the center and edge of the coating. In particular, variations in the refractive index and related density variations of the layers are observed, ie that the layers in the center are denser and more compact and that the degree of filling or the packing density decreases towards the edge. In addition, liability problems can arise in the marginal area. To clarify the problem, the density ρ normalized to the density ρ ₀ in the center of symmetry of the coating is plotted in FIG. 4 as a function of the radius wheel. The dashed line 23 schematically illustrates the drop in density between the center and the edge in the case of a coating without shading panels or also in the case of a coating with the stationary panels 20 described above. The refractive index n in the layer normalized to the refractive index in the center (n ₀ ) shows a similar course, since the refractive index is, in a first approximation, proportional to the density. The relationship between density and refractive index is e.g. B. described in the Lorentz-Lorenz relationship known to those skilled in the art.

Diese Probleme können durch die Erfindung vermieden werden. Hierzu weist das in den Fig. 1 und 2 gezeigte Planetensysteme zusätzlich zu den stationären Blenden 20 eine der Anzahl der Planeten entsprechende Anzahl von zweiten Blenden 25 auf, die über geeignete Befestigungswinkel 26 am Hauptträger 2 befestigt sind und mit diesem um die Hauptrotationsachse 3 rotieren. Die zweiten Blenden sind knapp oberhalb der ersten Blenden 20 zwischen Materialquelle 8 und dem am jeweiligen Planeten befestigten Substrat angebracht. Die sichelförmigen zweiten Blenden 25 haben jeweils identische Form und sind durch einen der Hauptrotationsachse 3 zugewandten inneren Blendenrand 27 gekennzeichnet, der einen bogenförmigen Verlauf mit einer von der Hauptrotationsachse 3 weggerichteten Krümmung aufweist. These problems can be avoided by the invention. For this purpose, the planetary system shown in FIGS. 1 and 2 has, in addition to the stationary diaphragms 20, a number of second diaphragms 25 corresponding to the number of planets, which are fastened to the main carrier 2 via suitable fastening brackets 26 and rotate therewith about the main axis of rotation 3 . The second screens are located just above the first screens 20 between the material source 8 and the substrate attached to the respective planet. The crescent-shaped second diaphragms 25 each have an identical shape and are characterized by an inner diaphragm edge 27 facing the main axis of rotation 3 , which has an arcuate course with a curvature directed away from the main axis of rotation 3 .

Die Form des inneren Blendenrandes 27 ergibt sich jeweils aus der Schnittlinie der die zweiten Blenden 25 enthaltenden zweiten Blendenebene 28 und den Verbindungslinien zwischen der Materialquelle 8 und denjenigen Punkten P auf der Substratoberfläche, die zu einem gegebenen Zeitpunkt dem für den jeweiligen Fall spezifisch gewählten maximalen Auftreffwinkel bzw. Auftreffwinkelgrenzwert β_max entsprechen. Insbesondere anhand Fig. 1 ist erkennbar, dass bei gegebener Höhe der zweiten Blendenebene 28 die inneren Blendenränder 27 weiter zur Hauptrotationsachse 3 verlagert werden, je kleiner der gewünschte Auftreffwinkelgrenzwert β_max ist. Die genaue Berechnung des Blendenrandverlaufes ergibt sich für den Fachmann aus geometrischen Überlegungen und wird daher nicht näher erläutert. The shape of the inner diaphragm edge 27 results in each case from the intersection line of the second diaphragm plane 28 containing the second diaphragms 25 and the connecting lines between the material source 8 and those points P on the substrate surface which, at a given time, correspond to the maximum angle of incidence specifically selected for the respective case or impact angle limit value β _max . It can be seen in particular from FIG. 1 that, given the height of the second diaphragm plane 28, the inner diaphragm edges 27 are shifted further to the main rotation axis 3 , the smaller the desired angle of incidence limit β _max . For the person skilled in the art, the exact calculation of the course of the diaphragm edge results from geometric considerations and is therefore not explained in more detail.

Die Sichel ist nur ein mögliches Ausführungsbeispiel, das zur Begrenzung des mittleren Auftreffwinkels zusätzlich die Bedingung erfüllt, einen maximalen Auftreffwinkel zu begrenzen. Für die Begrenzung des mittleren Auftreffwinkels genügt ein um eine gedachte mittlere Sichel-Linie derart ausgeführte Begrenzung der Blende, dass sich Unterschreitungen und Überschreitungen der durch die Blende bewirkten Abschattung von Auftreffwinkel (oder einer Funktion derer: z. B. cos^m (Auftreffwinkel)) arithmetisch mitteln. The sickle is only one possible exemplary embodiment which additionally fulfills the condition for limiting the maximum angle of incidence to limit a maximum angle of incidence. To limit the average angle of incidence, it is sufficient to limit the aperture by an imaginary middle sickle line in such a way that the shading of the angle of incidence (or a function of this: e.g. cos ^m (angle of incidence)) is undershot and exceeded. arithmetically mean.

Solche Kurvenformen können neben der erwähnten "Einfachsichel" auch Formen sein, bei denen z. B. die Innenkontur durch zwei achssymmetrische Kreisbogen beschrieben wird. Weitere Ausführungsformen, die die obige Bedingung erfüllen sind berechenbar. Vorteil solcher von der Einfachsichel abweichenden Formen ist die Vermeidung eines "Knicks" im Kurvenverlauf d/d₀, wobei d₀ die Schichtdicke im Flächenzentrum des Substrats ist. Die Korrektur eines solchen "Knicks" durch stationäre Blenden hat unstetige Kurvenverläufe dieser Blenden zur Folge und damit eine hohe notwendige Positioniergenauigkeit der Anordnung. Such waveforms can be in addition to the aforementioned "single crescent" shapes in which, for. B. the inner contour is described by two axially symmetrical arcs. Further embodiments that meet the above condition can be calculated. The advantage of such shapes deviating from the single crescent is the avoidance of a "kink" in the curve d / d ₀ , where d _{0 is} the layer thickness in the center of the surface of the substrate. The correction of such a "kink" by stationary diaphragms results in discontinuous curves of these diaphragms and thus a high necessary positioning accuracy of the arrangement.

Es ist dem Fachmann verständlich, dass durch die Abschattung von Auftreffwinkeln, die größer als der Auftreffwinkelgrenzwert β_max sind, sich die Gesamtmenge des pro Zeiteinheit ablagernden Materials verringert. Dies kann durch entsprechende Formgebung der ersten Blenden 20 berücksichtigt werden, die beispielsweise im Vergleich zu herkömmlichen Blenden im radial außenliegenden Bereich eine in Umfangsrichtung geringere Breite haben als vergleichbare Blenden in Abwesenheit des mitrotierenden zweiten Typs von Blenden 25. Die dadurch verkürzten Abschattungsintervalle kompensieren dann den Effekt der Abschattung, die durch die zweiten, sichelförmigen Blenden 25 bewirkt wird. It is understandable to the person skilled in the art that the total amount of material deposited per unit of time is reduced by the shading of impingement angles which are greater than the impingement angle limit value β _max . This can be taken into account by appropriate shaping of the first diaphragms 20 which, for example in comparison to conventional diaphragms in the radially outer region, have a smaller circumferential width than comparable diaphragms in the absence of the co-rotating second type of diaphragms 25 . The shortened shading intervals then compensate for the effect of shading which is caused by the second, crescent-shaped diaphragms 25 .

Es ist anzustreben, die Geometrie der zweiten Blenden 25 so zu wählen, dass ein auf der Beschichtungsfläche nahezu konstanter mittlerer Aufdampfwinkel entsteht. Dieser soll vorzugsweise minimiert werden, was bedeutet, dass ein möglichst senkrecht auf die Beschichtungsoberfläche einfallender Materialstrom bevorzugt ist. Der minimal mögliche Winkel liegt bei bevorzugten Verfahren jeweils am Flächenmittelpunkt vor. Er kann beispielsweise im Bereich zwischen ca. 20° und 25° liegen. The aim should be to choose the geometry of the second screens 25 in such a way that an average evaporation angle that is almost constant on the coating surface is produced. This should preferably be minimized, which means that a material flow that is as perpendicular as possible to the coating surface is preferred. In preferred methods, the minimum possible angle is in each case at the center of the surface. For example, it can be in the range between approximately 20 ° and 25 °.

Durch die erfindungsgemäß mögliche Vermeidung hoher Aufdampfwinkel kann erreicht werden, dass bei den aufgedampften Schichten die Dichte des Schichtmaterials zwischen Symmetriezentrum der Beschichtung und deren Rand weitgehend konstant bleibt und beispielsweise nur um maximal 10 bis 20 Prozent zwischen Zentrum und Rand abnimmt. The high avoidance possible according to the invention Evaporation angle can be achieved that in the evaporated layers Density of the layer material between the center of symmetry Coating and its edge remains largely constant and, for example, only decreases by a maximum of 10 to 20 percent between center and edge.

Die durchgezogene Linie 24 in Fig. 4 zeigt schematisch einen durch die Aufdampfwinkelbegrenzung möglichen radialen Dichteverlauf, der im Prinzip auch dem radialen Verlauf des Brechungsindex des Materials entspricht. The solid line 24 in FIG. 4 schematically shows a radial density profile which is possible due to the vapor deposition angle limitation and which in principle also corresponds to the radial profile of the refractive index of the material.

Anhand Fig. 5 wird eine weitere vorteilhafte Variante der Erfindung erläutert. Die Figur zeigt ausschnittsweise eine beispielsweise aus synthetischem Quarzglas oder einem Fluoridkristall bestehende Linse 10, deren stark gekrümmte Linsenoberfläche 11 eine optisch wirksame Beschichtung 30 trägt, welche rotationssymmetrisch zu ihrer Symmetrieachse Z ist, welche gleichzeitig auch die Symmetrieachse der Rundlinse 10 ist. Bei der Aufdampfung der Beschichtung 30, die z. B. aus einer oder mehreren dielektrischen und/oder metallischen Schichten bestehen kann, wurde die Form der ersten Blenden 20 so gewählt, dass im zeitlichen Mittel im Randbereich der Linse mehr Material abgelagert wurde als im Bereich der Symmetrieachse. Dadurch entsteht ein radialer Schichtdickenverlauf mit einer vom Symmetriezentrum zum Rand kontinuierlich zunehmenden Schichtdicke d, die beispielsweise am Rand 10% höher ist als im Zentrum Schichtdicke d₀. Another advantageous variant of the invention is explained with reference to FIG. 5. The figure shows a section of a lens 10 made , for example, of synthetic quartz glass or a fluoride crystal, the strongly curved lens surface 11 of which bears an optically effective coating 30 which is rotationally symmetrical with respect to its axis of symmetry Z, which is also the axis of symmetry of the round lens 10 . When the coating 30 is deposited, the z. B. can consist of one or more dielectric and / or metallic layers, the shape of the first diaphragms 20 was chosen so that more material was deposited on average over time in the edge region of the lens than in the region of the axis of symmetry. This creates a radial layer thickness profile with a layer thickness d that increases continuously from the center of symmetry to the edge, which is 10% higher at the edge than in the center layer thickness d ₀ , for example.

Gleichzeitig wurde durch Einsatz der mitrotierenden zweiten Blenden 25 erreicht, dass das Material über den gesamten Linsenradius mit kleinen mittleren Auftreffwinkeln aufgedampft wurde, wobei der maximale Auftreffwinkel auf beispielsweise 40° begrenzt wurde. Dadurch wird zwischen Flächenzentrum (Dichte d₀) und Rand eine praktisch homogene Dichteverteilung der Schicht 30 erzeugt, so dass auch der Brechungsindex des Beschichtungsmaterials im wesentlichen unabhängig vom radialen Ort auf die Beschichtungsfläche ist. (siehe schematisches Diagramm in der Fig. 5). At the same time, by using the co-rotating second diaphragms 25 , it was achieved that the material was vapor-deposited over the entire lens radius with small mean angles of incidence, the maximum angle of incidence being limited to, for example, 40 °. As a result, a practically homogeneous density distribution of the layer 30 is generated between the surface center (density d ₀ ) and the edge, so that the refractive index of the coating material is also essentially independent of the radial location on the coating surface. (see schematic diagram in FIG. 5).

Der Verlauf des radialen Schichtdickengradienten mit zum Rande zunehmender Schichtdicke ist im Beispiel so gewählt, dass die bei gleichförmig dicken Schichten beobachtete Verschiebung der Beschichtungscharakteristik am Linsenrand aufgrund des dort zunehmenden Inzidenzwinkels zu kürzeren Wellenlängen (Phasenshift) genau kompensiert wird. Dadurch werden die optischen Eigenschaften der Schicht, insbesondere die Lage des durch die Beschichtung erzeugten Reflektivitätsminimums, praktisch unabhängig vom radialen Ort auf der Linse und den dort auftretenden Inzidenzwinkeln. Mit anderen Worten: Es wird für verschiedene die Beschichtung 30 durchdringende Strahlen eine in Radialrichtung weitgehend konstante Phasenverschiebung eingestellt. Der hierfür erforderliche Dickengradient hängt von der Krümmung der Beschichtungsoberfläche 11, dem Brechungsindex des Schichtmaterials und dem Einfallwinkel der auftreffenden Strahlung (i-Winkel) ab. Da dank der Erfindung der Brechungsindex weitgehend ortsunabhängig gemacht werden kann, vereinfachen sich das Schichtdesign und die Schichtherstellung erheblich, und es sind Beschichtungen hoher Qualität herstellbar. In the example, the course of the radial layer thickness gradient with the layer thickness increasing towards the edge is chosen such that the shift in the coating characteristics observed at uniformly thick layers at the edge of the lens due to the increasing angle of incidence there to shorter wavelengths (phase shift) is exactly compensated. As a result, the optical properties of the layer, in particular the position of the reflectivity minimum generated by the coating, become practically independent of the radial location on the lens and the incidence angles occurring there. In other words, a phase shift that is largely constant in the radial direction is set for various rays penetrating the coating 30 . The thickness gradient required for this depends on the curvature of the coating surface 11 , the refractive index of the layer material and the angle of incidence of the incident radiation (i-angle). Since, thanks to the invention, the refractive index can be made largely independent of location, the layer design and the layer production are considerably simplified and coatings of high quality can be produced.

Anhand der schematischen Darstellung in Fig. 6 wird eine andere Ausführungsform eines Planetensystems 101 dargestellt, welches eine Abschattungsblende 127 zur Reduzierung der mittleren Teilchenauftreffwinkel hat. Die beispielhaft dargestellten Dimensionen sind geeignet für Systeme zur Beschichtung von Linsen und dergleichen großen Durchmessers bis beispielsweise 30 mm. Das System hat einen (bildlich nicht dargestellten) Satz erster Abschattungsblenden zur Steuerung der radialer Schichtdickenverteilung. Diese Blenden können in Form und Positionierung den Blenden 20 der ersten Ausführungsform entsprechen. Die konstruktiv einfach aufgebaute zweite Steuereinrichtung zur aktiven Begrenzung der Teilchenauftreffwinkel hat eine ringförmige Abschattungsblende 127, die horizontal in die Beschichtungsanlage eingebaut ist. Der innenliegende Blendenrand 130 der Blende 127 beschreibt einen Kreis um die mit der Randachse des Blendenrandes zusammenfallende Hauptrotationsachse 103 und ist somit zentriert zu dieser. Die stationäre Abschattungsblende 127 ist etwa auf halber Höhe zwischen der Ebene der Materialquelle 108 und dem Scheitelpunkt P₀ der sphärischen Beschichtungsflächen 111 so angebracht, das eine Verbindungslinie zwischen dem Schnittpunkt von Hauptrotationsachse 103 und der Ebene der Materialquelle 108 und dem Scheitelpunkt gerade den inneren Blendenrand 130 der Blende 127 streift. Dadurch wird gewährleistet, dass zu jedem Zeitpunkt einer Beschichtung alle Bereiche auf der sphärischen Flächen 111 abgeschattet werden, die auf der von der Hauptrotationsachse 103 angewandten Seite liegen, auf der die höchsten Teilchenauftreffwinkel auftreten. Another embodiment of a planetary system 101 is shown on the basis of the schematic illustration in FIG. 6, which has a shading diaphragm 127 for reducing the average particle incidence angle. The dimensions shown by way of example are suitable for systems for coating lenses and the like of large diameters up to, for example, 30 mm. The system has a set of first shading shutters (not shown) for controlling the radial layer thickness distribution. These panels can correspond in shape and positioning to the panels 20 of the first embodiment. The structurally simple second control device for actively limiting the particle impact angle has an annular shading screen 127 , which is installed horizontally in the coating system. The inner diaphragm edge 130 of the diaphragm 127 describes a circle around the main axis of rotation 103 coinciding with the edge axis of the diaphragm edge and is thus centered on this. The stationary shading screen 127 is attached approximately halfway between the plane of the material source 108 and the vertex P _{0 of} the spherical coating surfaces 111 in such a way that a connecting line between the intersection of the main rotation axis 103 and the plane of the material source 108 and the vertex just the inner diaphragm edge 130 the aperture 127 grazes. This ensures that at all times of a coating all areas on the spherical surface 111 are shaded, which are on the side used by the main axis of rotation 103 on which the highest particle impingement angles occur.

Bei einer solchen Blendengeometrie könnte bei zentrischer Anordnung der Materialquelle 108 auf der Hauptrotationsachse 103 das Problem auftreten, dass abhängig davon, ob der Mittelpunkt der Beschichtungsfläche von der Blenden gerade abgeschattet wird oder nicht, die Schichtdicke an diesem Punkt P₀ entweder null ist oder etwa doppelt so hoch verglichen mit den unmittelbar angrenzenden Bereichen. Eine minimale Fehljustierung der Höhe der Blende 127 und/oder ihre Zentrierung kann den einen oder anderen Grenzfall verursachen und zu einer Singularität der Schichtdicke im Bereich der Substratmitte führen. With such a diaphragm geometry, the problem could arise with a central arrangement of the material source 108 on the main rotation axis 103 that, depending on whether the center of the coating surface is being shadowed by the diaphragm or not, the layer thickness at this point P _{0 is} either zero or approximately double so high compared to the immediately adjacent areas. A minimal misadjustment of the height of the diaphragm 127 and / or its centering can cause one or the other limit case and lead to a singularity of the layer thickness in the area of the substrate center.

Diese Probleme werden dadurch vermieden, dass gezielt eine kleine Abweichung von völlig rotationssymmetrischen Beschichtungsbedingungen eingeführt wird. Im Beispielsfall wird das dadurch erreicht, dass die Materialquelle 108 um einen Exzentrizitätsabstand 131 versetzt zur Hauptrotationsachse 103 angeordnet ist. Diese schwach exzentrische Position vermeidet die Gefahr des beschriebenen singulären Verhaltens der Schichtdicke am Substratmittelpunkt. Ein moderater Abstand der Materialquelle von der Hauptrotationsachse von beispielsweise 50 mm ist hier ausreichend und günstig. Generell sollte der Exzentrizitätsabstand 131 zwischen ca. 1 bis 2% und ca. 20% oder 30% des Achsabstandes 132 zwischen der Hauptrotationsachse 103 und den Substratträgerachsen 105 liegen. These problems are avoided by deliberately introducing a small deviation from completely rotationally symmetrical coating conditions. In the example, this is achieved in that the material source 108 is arranged offset from the main rotation axis 103 by an eccentricity distance 131 . This weakly eccentric position avoids the risk of the described singular behavior of the layer thickness at the center of the substrate. A moderate distance of the material source from the main axis of rotation of, for example, 50 mm is sufficient and cheap here. In general, the eccentricity distance 131 should be between approximately 1 to 2% and approximately 20% or 30% of the axis distance 132 between the main rotation axis 103 and the substrate carrier axes 105 .

Die Wirkungsweise der ringförmigen Blende 127 bei schwach exzentrischer Verdampferposition ist durch die punktierten Linien in Fig. 6 verdeutlicht. Der Mittelpunkt P₀ der Beschichtungsflächen wird, wie alle übrigen Punkte, teilweise beschichtet und teilweise abgeschaltet. Eine Singularität bei der Erzeugung der Schichtdicke im Substratzentrum P₀ tritt nicht auf. Andererseits wird ein Punkt P₁ im Randbereich der konvexen Beschichtungsfläche 111 jeweils zu Zeitpunkten abgeschaltet, in denen die höchsten Teilchenauftreffwinkel auf der von der Hauptrotationsachse abgewandten Seiten auftreten. The mode of operation of the annular diaphragm 127 in the case of a weakly eccentric evaporator position is illustrated by the dotted lines in FIG. 6. The center P _{0 of} the coating surfaces, like all the other points, is partially coated and partially switched off. A singularity in the generation of the layer thickness in the substrate center P ₀ does not occur. On the other hand, a point P ₁ in the edge region of the convex coating surface 111 is switched off at times in which the highest particle incidence angles occur on the side facing away from the main axis of rotation.

Anhand von Fig. 7 wird die Effizienz der ringförmigen Abschaltungsblende 127 in der dargestellten geometrischen Anordnung demonstriert. Gezeigt sind berechnete Werte für mittlere Teilchenauftreffwinkel β bei der Beschichtung von sphärischen, konkaven Beschichtungsflächen mit Planetengetriebe 101 ohne Blende (Kurven a und b) und mit ringförmiger zentrischer Blende 127 (Kurven c, d, und e) bei verschiedenen Positionen der Materialquelle 108 bei zunehmenden Abstand vom Substratzentrum (Parameter φ). Zur Berechnung der dargestellten mittleren Teilchenauftreffwinkel wurden diese für verschiedene Punkte P auf der sphärischen Fläche 111 bei der Bewegung im Planetengetriebe in Zeitintervallen von 0,01 Sekunden berechnet und anschließend gemittelt. Es ist erkennbar, dass die Position der Materialquelle bei der Beschichtung ohne Blenden (Kurve a mit zentralem Verdampfer und Kurve b mit 100 mm Exzentrizitätsabstand) nur einen äußerst geringen Einfluss auf den mittleren Teilchenauftreffwinkel hat, der mit wachsendem Radialabstand bzw. wachsendem φ-Wert etwa parabolisch zunimmt. Ein Vergleich von um bis zu 50 mm exzentrisch versetzen Materialquellen bei Verwendung einer ringförmigen Blende mit Beschichtungen ohne Blende im Randbereich der sphärischen Flächen zeigt deutlich die Effizienz der ringförmigen Blende für die Reduzierung der mittleren Auftreffwinkel. Die Kurven c, d und e entsprechen 1 mm, 50 mm und 100 mm Exzentrizitätsabstand. Für φ > 20° können die mittleren Teilchenauftreffwinkel durch die Abschattungsblende 127 um etwa 12° reduziert werden. Wird der Exzentrizitätsabstand darüber hinaus vergrößert (beispielsweise auf 100 mm), wird die Effizienz der ringförmigen Blenden abgeschwächt (Kurve e). Es kann somit ein Optimum der Effizienz der Blende durch geeignete Wahl des Exzentrizitätsabstandes eingestellt werden. The efficiency of the ring-shaped cut-off diaphragm is demonstrated in the illustrated geometrical arrangement 127 based on Fig. 7. Shown are calculated values for mean particle impingement angle β when coating spherical, concave coating surfaces with planetary gear 101 without an aperture (curves a and b) and with an annular central aperture 127 (curves c, d, and e) at different positions of the material source 108 with increasing Distance from the substrate center (parameter φ). To calculate the average particle incidence angles shown, these were calculated for various points P on the spherical surface 111 during movement in the planetary gear in time intervals of 0.01 seconds and then averaged. It can be seen that the position of the material source when coating without orifices (curve a with central evaporator and curve b with 100 mm eccentricity distance) has only an extremely small influence on the mean particle incidence angle, which increases with increasing radial distance or increasing φ value increases parabolically. A comparison of material sources that are offset eccentrically by up to 50 mm when using an annular diaphragm with coatings without a diaphragm in the edge region of the spherical surfaces clearly shows the efficiency of the annular diaphragm for reducing the average impact angle. The curves c, d and e correspond to 1 mm, 50 mm and 100 mm eccentricity distance. For φ> 20 °, the mean particle incidence angle can be reduced by approximately 12 ° through the shading screen 127 . If the eccentricity distance is also increased (for example to 100 mm), the efficiency of the annular diaphragms is weakened (curve e). An optimum efficiency of the aperture can thus be set by a suitable choice of the eccentricity distance.

Anhand von Fig. 8 wird er Einfluss der Abschattungsblenden auf den Verlauf der Schichtdicke d (in relativen Einheiten) bei den zu Fig. 7 angegebenen Beschichtungsbedingungen erläutert. Bei der Beschichtung ohne Blende (Kurven a und b) liegt das Maximum der Schichtdicke in der Mitte der sphärischen Fläche. Zum Rand hin fällt die Schichtdicke in sehr guter Näherung parabolisch ab. Dieser Schichtdickenabfall kann mit den anhand der in Fig. 1 und 2 erläuterten Blenden 20 korrigiert werden. Wie erläutert, kann dabei beispielsweise ein im wesentlichen gleichmäßiger Schichtdickenverlauf oder ein moderater, parabolischer Anstieg von der Mitte zum Rand (vgl. Fig. 5) erreicht werden. Damit dies gelingt, ist ein weitgehend glatter Schichtdickenverlauf erforderlich. Hierzu müssen die für die Vermeidung hoher Auftreffwinkel verwendeten Abschattungsblenden so gewählt sein, das kein Knick und keine Stufe im Schichtdickenverlauf verursacht wird. Wie anhand Fig. 8 erkennbar ist, erzeugt die ringförmige Blende 127 keinen ausgeprägten Knick im Schichtdickenverlauf. Der Schichtdickenverlauf ist für eine nahezu zentrale Verdampferposition (Kurve c) besonders glatt, allerdings steigen dann die Anforderungen an die Genauigkeit der Positionierung der Blende. Der optimale Exzentrizitätsabstand 131 kann experimentell eingestellt werden. Die Berechnung zeigt, dass die oben genannten Werte um 50 mm bei der dargestellten Größe der Anlage günstig sind. Referring to Fig. 8, it will be explained influence of Abschattungsblenden on the course of the layer thickness d (in relative units) at the indicated to Fig. 7 coating conditions. When coating without an aperture (curves a and b), the maximum layer thickness is in the middle of the spherical surface. Towards the edge, the layer thickness falls parabolically to a very good approximation. This drop in layer thickness can be corrected using the diaphragms 20 explained in FIGS. 1 and 2. As explained, an essentially uniform course of the layer thickness or a moderate, parabolic increase from the center to the edge (cf. FIG. 5) can be achieved, for example. To achieve this, a largely smooth course of the layer thickness is required. For this purpose, the shading screens used to avoid high angles of incidence must be selected in such a way that there is no kink and no step in the course of the layer thickness. As can be seen from FIG. 8, the annular diaphragm 127 does not produce a pronounced kink in the course of the layer thickness. The course of the layer thickness is particularly smooth for an almost central evaporator position (curve c), but then the requirements for the accuracy of the positioning of the diaphragm increase. The optimal eccentricity distance 131 can be set experimentally. The calculation shows that the above-mentioned values around 50 mm are favorable for the size of the system shown.

Die hier beispielhaft dargestellte Kombination einer zentrischen Abschattungsblende mit kreisrundem Blendenrand und dezentrischer Materialquelle ist nur eine Möglichkeit, die beschriebenen Vorteile zu erzielen. Zur Begrenzung der mittleren Teilchenauftreffwinkel ist es auch möglich, eine schwach exzentrisch angebrachte, ringförmige Blende vorzusehen, und die Materialquelle zentrisch anzuordnen. Wichtig ist die leichte Dezentrierung zwischen kreisförmigen Blendenrand und Materialquelle. Auch eine Kombination einer zentrisch angebrachten Abschattungsblende mit leicht elliptischem Blendenrand mit einer zentrisch angeordneten Materialquelle ist möglich. Es wäre auch möglich, sowohl Materialquelle als auch den Blendenrand leicht exzentrisch zur Hauptrotationsachse anzuordnen, sofern Materialquelle und Blendenrand selbst relativ zueinander mindestens abschnittsweise leicht dezentriert sind. The combination of a centric shown here as an example Shading cover with a circular edge and decentric Material source is just one way to get the benefits described achieve. It is also used to limit the mean particle impact angle possible, a slightly eccentrically attached, circular aperture to provide, and to arrange the material source centrally. Important is the slight decentration between the circular edge and Material source. Also a combination of a centric one Shading aperture with a slightly elliptical aperture edge with a central arranged material source is possible. It would also be possible to do both Material source and the bezel edge slightly eccentric Arrange the main axis of rotation, provided the material source and aperture edge itself are slightly off-centered relative to each other at least in sections.

Eine weitere Möglichkeit zur Verminderung der maximalen mittleren Teilchenauftreffwinkel besteht darin, bei einem Planetensystem eine Kippeinrichtung zur Kippung der Substratträgerachsen vorzusehen. Dies ist beispielsweise in Fig. 6 durch die Pfeile 135 repräsentiert. Bei der dargestellten Beschichtung von konvexen Flächen sollten die Planeten nach außen gekippt werden, bei konkaven Flächen (vgl. Fig. 10) nach innen. Das hat zur Folge, dass in der Mitte und am Rand einer sphärisch (oder asphärisch) gekrümmten Fläche die Maximalwerte der mittleren Teilchenauftreffwinkel liegen. Wird die Verkippung der Planeten dahingehend optimiert, dass die beiden Maximalwerte am Rand und in der Mitte etwa gleich groß sind, kann eine Minimierung des Wertbereichs der mittleren Auftreffwinkel über die gekrümmte Fläche erreicht werden. Dies hat zur Folge, dass auch Variationen der optischen Konstanten einer Beschichtung über die gekrümmte Fläche minimal werden. A further possibility for reducing the maximum mean particle incidence angle is to provide a tilting device for tilting the substrate carrier axes in a planetary system. This is represented by arrows 135 in FIG. 6, for example. With the coating of convex surfaces shown, the planets should be tilted outwards, with concave surfaces (cf. FIG. 10) inwards. As a result, the maximum values of the mean particle incidence angles lie in the middle and at the edge of a spherically (or aspherically) curved surface. If the tilting of the planets is optimized so that the two maximum values at the edge and in the middle are approximately the same size, the value range of the mean angles of incidence can be minimized over the curved surface. As a result, variations in the optical constants of a coating over the curved surface also become minimal.

In Fig. 9 ist der Verlauf der mittleren Teilchenauftreffwinkel β einer konvexen sphärischen Fläche mit Radius r = 150 mm bei der Beschichtung in einem Planetensystem der dargestellten Art bei verschiedenen Konfigurationen dargestellt. Verglichen wird die Beschichtung ohne Blende und ohne Verkippung der Substratträger (Kurve a) sowie mit ringförmiger Abschattungsblende ohne Verkippung (Kurve b) und mit Verkippung (Kurve c) der Planetenachse um ca. 20° nach außen. Es wird deutlich, dass die Variation der mittleren Teilchenauftreffwinkel durch die Verkippung der Planetenachse (Substratträgerachse) deutlich reduziert werden kann. Der Wert der mittleren Teilchenauftreffwinkel steigt allerdings in großen Bereichen der sphärischen Fläche. FIG. 9 shows the course of the mean particle impingement angle β of a convex spherical surface with radius r = 150 mm during the coating in a planetary system of the type shown in various configurations. The coating is compared without an aperture and without tilting the substrate carrier (curve a) as well as with an annular shading aperture without tilting (curve b) and with an inclination (curve c) of the planet axis by approximately 20 ° to the outside. It becomes clear that the variation of the mean particle impact angle can be significantly reduced by tilting the planet axis (substrate carrier axis). However, the value of the mean particle incidence angles increases in large areas of the spherical surface.

Anhand von Fig. 10 wird erkennbar, dass die Erfindung auch bei der Beschichtung von konkaven sphärischen und asphärischen Flächen 211 nutzbar ist. Bei diesen Flächen liegen die Bereiche mit den höchsten Teilchenauftreffwinkeln β im Randbereich auf der der Hauptrotationsachse 203 zugewandten Seite. Bei der in Fig. 9 schematisch dargestellten Ausführungsform wird zur Reduzierung der mittleren Teilchenauftreffwinkel eine Abschattungsblende 227 verwendet, die im wesentlichen als kreisförmige Scheibe oder kreisförmige Platte mit einem zentrisch zur Hauptrotationsachse 203 angeordneten, kreisförmigen Blendenrand 230 ausgebildet ist. Die Höhe der Abschattungsblende 227 zwischen exzentrischer Materialquelle (Exzentrizitätsabstand 231) und Substraten sowie die Position des Blendenrandes definierende Durchmesser der Scheibe sind analog zur Geometrie in Fig. 6 zu wählen. Referring to Fig. 10 will be seen that the invention can also be used in the coating of concave spherical and aspherical surfaces 211. In these areas, the areas with the highest particle impact angles β lie in the edge area on the side facing the main axis of rotation 203 . In the embodiment shown schematically in FIG. 9, a shading diaphragm 227 is used to reduce the average particle impact angle , which is essentially designed as a circular disk or circular plate with a circular diaphragm edge 230 arranged centrally to the main axis of rotation 203 . The height of the shading diaphragm 227 between the eccentric material source (eccentricity distance 231 ) and substrates and the position of the diaphragm edge defining the position of the diaphragm edge are to be selected analogously to the geometry in FIG. 6.

Claims

1. Method for coating substrates for optical components with essentially rotationally symmetrical optical coatings, the method with the following steps:
Arranging at least one substrate relative to a material source such that coating locations of a coating surface of the substrate to be coated facing the material source can be coated at an angle of incidence by coating material emitted by the material source;
Rotating the substrate about a substrate axis of rotation;
Controlling a radial course of the layer thickness of the coating in such a way that the amount of coating impinging on the coating surface is adjusted as a function of the radial distance of the coating locations from the axis of rotation of the substrate;
Specifying an impact angle limit value that corresponds to a maximum permissible impact angle;
Control of the impingement angle by actively limiting the impingement angle in such a way that during the coating the impingement angle of coating material at no coating location on the coating surface is greater than the predefined impingement angle limit.

2. The method according to claim 1, characterized in that at the control of the radial course of the layer thickness temporarily Shading of parts of the coating surface against the Material source is performed, with a duration of Shading time intervals as a function of the radial distance from Coating locations from the substrate axis of rotation and as a function of Impact angle limit is set.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that shading critical when controlling the angle of incidence Areas of the coating surface against the material source is performed, being in a critical area theoretically possible impact angle is greater than the specified one Auftreffwinkelgrenzwert.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized that an impact angle limit is set, the at least 10%, preferably at least 20% below of a maximum possible angle of incidence.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized that a maximum impact angle limit 60 °, in particular a maximum of 45 °.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized that the impact angle limit is set so is that there is a medium for each coating location Impact angle results and that the average impact angle for all Coating locations by less than 20%, especially less deviate from each other by 10%.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized that the impact angle limit is set so is that the maximum impact angle for all coating locations at the coating site by less than 20%, especially by less than 10% from a medium impact angle on Coating location differs.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized that the impact angle limit depending is set by the coating material.

9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a coating is produced in which the density of the coating material over the radius of the coating by less than 20%, in particular by less than 10% of an average value ρ _{0 of} the coating material density on site the axis of symmetry of the coating deviates.

10. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that when coating a radial Layer thickness curve is generated in which the geometric layer thickness from an axis of symmetry of the coating to the edge of the Coating increases continuously, preferably the geometric layer thickness at the edge of the coating is at least 5%, preferably between 5% and 20% greater than in the area of the axis of symmetry.

11. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that when coating a substantially parabolic course of the geometric layer thickness between Axis of symmetry and edge of the coating is generated.

12. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the coating by evaporation of Coating material present in the material source is carried out.

13. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that substrates are coated whose Coating surface is strongly curved, preferably the amount of the ratio between diameter and Radius of curvature of the coating surface is greater than about 2/3.

14. Coating system for coating substrates for optical components, in particular for coating substrates with curved coating surfaces, the coating system with a planetary system ( 1 ) for moving the substrates ( 10 ) during the coating, the planetary system comprising a main carrier ( 3 ) and has a plurality of substrate supports ( 4 ) which can be rotated relative to the main support about substrate support axes ( 5 ) and are each provided for supporting a substrate ( 10 ), the substrate supports being arranged relative to a material source ( 8 ) such that the material source faces Coating surfaces from the material source can be coated with coating material at an angle of incidence, characterized by a first control device for controlling a radial course of the layer thickness of the coating such that the amount of coating impinging on the coating surface is adjustable depending on the radial distance of coating locations from the substrate axis of rotation; and
a second control device for controlling the angle of incidence of the coating material in such a way that the angle of incidence during the coating process is not greater than a predetermined limit of impact angle at any coating location on the coating surface.

15. Coating system according to claim 14, characterized in that the first control device has at least one first screen ( 20 ) which can be arranged between the material source ( 8 ) and the substrate ( 10 ) for temporarily shading the coating surface against the material source during the movement of the substrate, wherein preferably the at least one first diaphragm is arranged stationary.

16. Coating system according to claim 15, characterized in that a plurality of first screens ( 20 ) are provided, preferably between three and eight first screens, and / or that the first screens ( 20 ) have an identical screen shape.

17. A coating installation according to any one of claims 14 to 16, characterized in that the second control means for each substrate support (4) comprises a rotatable with the substrate carrier around the main axis of rotation (3), which can be arranged between the material source (8) and substrate (10) second orifice ( 25 ).

18. Coating system according to claim 17, characterized in that the second diaphragms ( 25 ) have an inner diaphragm edge ( 27 ) facing the material source ( 8 ), which is curved in the shape of an arc radially outwards or radially inwards.

19. Coating system according to claim 14, wherein the second control device has a shading orifice ( 127 , 227 ) arranged between the material source ( 108 , 208 ) and the substrate and having an orifice edge ( 130 , 230 ) surrounding the main axis of rotation ( 103 , 203 ), the is arranged at least in sections eccentrically to the material source ( 108 , 208 ).

20. Coating system according to claim 19, in which the shading panel ( 127 , 227 ) is mounted at an aperture height which is between approximately 20% and approximately 90%, in particular between approximately 50% and approximately 80% of the vertical distance between the Material source ( 108 , 208 ) and the coating surfaces ( 111 , 211 ).

21. Coating system according to claim 19 or 20, in which the aperture edge ( 130 , 230 ) in the vicinity or essentially on a connecting line between the vertices of the coating surfaces and the intersection of the main axis of rotation ( 103 , 203 ) with the plane of the material source ( 108 , 208 ) lies.

22. Coating system according to one of claims 19 to 21, in which the shading diaphragm ( 127 , 227 ) has a circular diaphragm edge ( 130 , 230 ) arranged centrally to an edge axis and that the edge axis is eccentric to one by an eccentricity distance ( 131 , 231 ) the material source ( 108 , 208 ) running axis is arranged parallel to the main axis of rotation.

23. Coating system according to claim 22, in which the aperture edge ( 130 , 230 ) is arranged centrally to the main axis of rotation and the material source ( 108 , 208 ) is arranged eccentrically to the main axis of rotation.

24. Coating system according to claim 22, in which the aperture edge eccentric to the main axis of rotation and the material source is arranged centrally to the main axis of rotation.

25. Coating plant according to claim 19, wherein the Shading aperture has a slightly elliptical aperture edge.

26. Coating system according to one of claims 22 to 25, wherein the eccentricity distance is small compared to an axis distance ( 132 ) between the main rotation axis ( 103 ) and substrate support axis ( 105 ), wherein the eccentricity distance is preferably less than 30%, in particular less than 20% of the center distance and / or is more than 1% or 2% of this center distance.

27. Coating system according to one of claims 19 to 26, in which a rotation device for rotating the shading diaphragm ( 127 , 227 ) is provided about a vertical axis of rotation.

28. Coating plant according to one of claims 19 to 26, the one rotation device for rotating the material source a vertical axis of rotation is provided.

29. Coating system according to one of claims 19 to 28, in which a tilting device is provided for tilting the substrate support axes ( 105 ) relative to the main rotation axis ( 103 ).

30. Coating system according to one of claims 19 to 29, in which the shading diaphragm ( 127 ) is substantially annular with an inner diaphragm edge ( 130 ).

31. Coating system according to one of claims 19 to 29, in which the shading panel ( 227 ) is shaped such that the panel edge ( 230 ) forms the outer edge of the shading panel.

32. Optical component, in particular lens or mirror, with a substrate ( 10 ) which has at least one curved coating surface ( 11 ), and with an optical coating ( 30 ) applied to the coating surface and rotationally symmetrical to an axis of symmetry, characterized in that the Amount of the ratio between diameter and radius of curvature of the coating surface is greater than approximately 2/3 and that a density of the coating material deviates by less than 20%, in particular less than 10%, from the mean value of the material density at the location of the axis of symmetry over the radius of the coating ,

33. Optical coating according to claim 32, characterized characterized in that the coating is one from the area of the axis of symmetry to the edge of the coating in the radial direction continuously has increasing geometric layer thickness, wherein preferably the geometric layer thickness at the edge by at least 5%, preferably between 5% and 10% higher than in Area of symmetry.