DE10324928A1

DE10324928A1 - Vakuumbeschichtungsanlage

Info

Publication number: DE10324928A1
Application number: DE10324928A
Authority: DE
Inventors: Walter Zültzke; Markus Fuhr
Original assignee: Leybold Optics GmbH
Current assignee: Buehler Alzenau GmbH
Priority date: 2003-06-03
Filing date: 2003-06-03
Publication date: 2005-07-14
Also published as: WO2004108977A2; WO2004108977A3; EP1702087A2; DE112004001479D2; US7311939B2; US20060130760A1

Abstract

Um z. B. Brillengläser (4) mit einer Beschichtung, die einen ungleichmäßigen Verlauf aufweist, zu versehen, sind Blenden vorgesehen. Gemäß der Erfindung handelt es sich dabei um Blendenringe (10), die mittels eines Blendenhalters oberhalb des Verdampfertiegels (6) einer Vakuumbeschichtungsanlage konzentrisch zu einer Symmetrieachse des Verdampfertiegels (6) angeordnet sind. Die Brillengläser (4) sind an einem Substrathalter (1) ebenfalls auf Kreisringen (3) um die Symmetrieachse angeordnet, wobei der Schatten, den die Blendenringe (10) werfen, jeweils nur eine Teilzone der Brillengläser (4) erfasst, so dass sie dort schwächer beschichtet werden als in den nicht abgeschatteten Freizonen. DOLLAR A Um den Beschichtungsverlauf an die jeweilige Kundenanforderung anzupassen, sind die Blendenringe (10) austauschbar. Außerdem ist der Abstand des Substrathalters (1) zu den Blendenringen (10) verstellbar.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vakuumbeschichtungsanlage für die gleichzeitige Beschichtung von mehreren Substraten, insbesondere von Brillengläsern in einer Vakuumkammer, in der ein Verdampfertiegel und oberhalb davon ein Substrathalter angeordnet sind, an dessen Unterseite auf Kreisringen jeweils mehrere Substrate in radial gleichen Abständen um eine vertikale Symmetrieachse des Verdampfertiegels gehalten sind.

Eine derartige Vorrichtung ist z. B. in der DE 31 31 583 A1 offenbart. Mit der dort beschriebenen Anordnung lassen sich höchst gleichmäßige Beschichtungen der Substrate, also z. B. der Brillengläser, erzielen, die noch dadurch verbessert werden können, dass der Substrathalter drehend angeordnet ist und sich die Substrate auf Kreisbahnen in der aus dem Verdampfertiegel heraustretenden kegelförmigen Verdampfungskeule bewegen.

So lange es sich z. B. um Beschichtungen zum Entspiegeln von Brillengläsern handelt, ist ein über die gesamte Substratfläche gleichmäßig dicker Schichtauftrag erwünscht. Für einige Anwendungsfälle sind aber auch, z. B. aus ästhetischen Gründen, Schichtdicken- oder Farbverläufe von Interesse.

Es sind daher schon Blenden vorgeschlagen worden, die Bereiche der zu beschichtenden Substratfläche gegenüber dem Verdampfertiegel abschatten, so dass die Zonen des Substrates, die im Schatten bzw. Halbschatten dieser Blende liegen, weniger stark bedampft werden als die frei liegenden Zonen. Bei den bisherigen vorgeschlagenen Lö sungen befinden sich Einzelblenden unmittelbar vor den Substraten, was unter anderem zu unerwünscht scharfen Übergängen zwischen den einzelnen Zonen führt. Da außerdem die Einzelblenden am Substrathalter befestigt sind, ist diese Anordnung insgesamt unflexibel zu handhaben, da bei einem Austauschen der Blenden diese einzeln in Bezug zu dem jeweiligen Substrat neu justiert werden müssen.

Die Erfindung beruht somit auf dem Problem, eine Vakuumbeschichtungsanlage zu schaffen, bei der in möglichst einfacher Weise gezielt lokal ungleichmäßige Beschichtungen der Substrate erzielt werden können.

Zur Lösung des Problems sieht die Erfindung vor, dass zwischen dem Verdampfertiegel und dem Substrathalter innerhalb des Kegels, der von dem Verdampfertiegel und dem Substrathalter gebildet ist, zum Abschatten der Substrate Blendenringe im Wesentlichen koaxial zur Symmetrieachse angeordnet sind.

Ein Blendenring wirkt somit für eine Gruppe von Substraten, die auf einen Kreisring am Substrathalter angebracht sind. Statt für jedes einzelne Substrat eine Blende vorzusehen, kann hier eine ganze Gruppe von einer einzigen Blende in Form eines Blendenringes erfasst werden. Der große Vorteil dieser Anordnung liegt somit darin, dass ein Blendenring die Abschattung von mehreren im gleichen radialen Abstand zur Symmetrieachse liegenden Substraten bewirkt. Ein Austausch der Blenden ist daher leicht und schnell durchzuführen.

Des Weiteren ergibt sich ein kontinuierlicher Farb- oder Dickenübergang, weil die Blendenringe in einem gewissen Abstand zu den Substraten gehalten werden, so dass ein Halbschatten entsteht, in dem die Substrate etwas schwä cher als in den nicht abgeschatteten Zonen, aber doch stärker als im Kernschatten beschichtet werden.

Um eine optimale Blendenwirkung zu erreichen, ist vorgesehen, dass die Blendenringe an in die Verdampferkeule gerichteten Armen eines Blendenhalters befestigt sind. Diese Arme sind möglichst dünn auszuführen, so dass sie selbst keine Schattenwirkung haben. Der Blendenhalter ist vorzugsweise am Boden der Verdampferkammer befestigt.

Diese Arme können mit Markierungen oder Rasten versehen werden, die eine Zentrierung der Blendenringe vereinfachen.

Um den Übergang zwischen den beschichteten und teilbeschichteten Zonen noch kontinuierlicher zu erhalten, wird vorgeschlagen, dass die Blendenringe an ihrem Außen- oder Innenrand eine periodische Randstruktur aufweisen. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um wellenförmige oder sägezahnartige Muster.

Der Verlauf des Überganges ist weiterhin durch eine Veränderung des Abstandes der Blendenringe zum Substrathalter variierbar. Je näher sich die Blendenringe am Substrat befinden, desto schärfer wird der Übergang. Um den Übergang weicher bzw. härter gestalten zu können, sieht die Erfindung vor, dass der Abstand zwischen dem Substrathalter und dem Blendenring verstellbar ist. Vorzugsweise wird dies dadurch erreicht, dass der Blendenhalter höhenverstellbar ist. Dazu ist innerhalb oder außerhalb des Vakuumkessels ein Vertikalantrieb für den Blendhalter vorgesehen. Außerdem ist eine Steuerung für den Antrieb bereitgestellt, die während des Beschichtungsvorganges betätigbar ist. Wenn dies auch die einfachste Lösung sein dürfte, den Abstand zwischen den Blenden und den Substraten zu verändern, so kann aber auch daran gedacht werden, den Substrathalter vertikal zu verschieben.

Eine andere Möglichkeit, einen fließenden Übergang zwischen den verschiedenen Zonen zu erzielen, besteht darin, die Blendenringe leicht exzentrisch anzuordnen und den Substrathalter drehend anzutreiben. Dadurch ergibt sich eine Kernzone, die stets abgeschattet ist, und eine Randzone, die je nach Winkelstellung des Substrathalters in Bezug zur Exzentrizitätsachse in einem Umlauf des Substrathalters mal abgeschattet ist und mal frei liegt, so dass durch diese Randzone eine Übergangszone definiert ist. Um auch diese Anordnung zu erfassen, soll die Formulierung "im Wesentlichen konzentrische Anordnung der Blendenringe" auch Anordnungen beinhalten, bei denen die Blendenringe leicht exzentrisch zur Symmetrieachse angeordnet sind, wobei aber ein Kreisring verbleibt, der vom Blendenring stets abgedeckt ist.

Zur Erläuterung des Erfindungsgedankens wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels die Erfindung näher erläutert. Dazu zeigen
1 in schematischer Darstellung und in Seitenansicht die Kombination aus einem Substrathalter und einem Verdampfertiegel,
2 eine Draufsicht auf die Anordnung nach 1 und
3 die vergrößerte Darstellung des Teilausschnittes eines Blendenringes.
Bei dem Substrathalter 1 handelt es sich um eine sogenannte Kalotte, die unterhalb eines Deckels eines hier nicht näher dargestellten Vakuumkessels angebracht und mittels eines Drehantriebs 2 um eine vertikale Achse drehbar ist. An der Innenseite der Kalotte befinden sich auf zwei (oder auch mehr) Kreisringen 3 mehrere Brillengläser 4, deren radialer Abstand zur Symmetrieachse 5 für jeden Kreisring 3 identisch ist. Deutlich wird dies auch noch einmal in der Draufsicht der 2.
Unterhalb des Substrathalters 1 befindet sich ein Verdampfertiegel 6, in dem das Material, das auf die Gläser 4 aufgebracht werden soll, verdampft wird. Hierfür gibt es verschiedene Möglichkeiten, die hier nicht näher erläutert werden sollen, da sie dem Fachmann hinreichend genau bekannt sind. Z. B. kann ein Beschuss mit Elektronen erfolgen. Um den Verdampfertiegel 6 herum verteilt befinden sich am Boden des Verdampferkessels befestigt drei Stützen 7, die einen Blendenhalter 8 bilden. Von diesen Stützen 7 ausgehend sind nach innen Arme 9 gerichtet, auf denen konzentrisch zur Symmetrieachse 5 Blendenringe 10 aufliegen. In der Regel ist für jeden Kreisring 3 an der Kalotte ein Blendenring 10 vorgesehen. Deutlich ist dies ebenfalls in 2 zu erkennen. Ausgehend von dem Verdampfertiegel bildet jeder Blendenring 10 eine Schattenzone 11 auf den Brillengläsern 4, die zumindest schwächer bedampft wird als die frei liegende, nicht abgeschattete Freizone 12. Je weiter die Blendenringe von den Substraten entfernt angeordnet sind, desto mehr gelangt verdampftes Material auch noch in die (geometrisch definierte) Schattenzone 11 hinein, wodurch eine Art Halbschattenzone gebildet ist.
Um scharfe Übergänge zu erhalten, werden die Blendenringe 10 nah an den Substrathalter 1 herangefahren. Für einen etwas breiteren Übergang zwischen der Schattenzone 11 und der Freizone 12 wird ein größerer Abstand zwischen dem Substrathalter 1 und den Blendenringen 10 gewählt. Dazu ist innerhalb des Kessels am Blendenhalter 8 ein Verti kalantrieb 13 angebracht, mit dem der Blendenhalter 8 in vertikaler Richtung, also parallel zur Symmetrieachse 5, bewegt werden kann.
Eine weitere Möglichkeit, die Übergänge zwischen der beschichteten Freizone 12 und der Schattenzone 11 fließender zu gestalten, besteht darin, den Außen- und Innenrand 14 der Blendenringe 10 wellenförmig oder sägezahnförmig zu gestalten, wie dies in der vergrößerten Darstellung eines Blendenringes 10 in der 3 gezeigt ist.

1: Substrathalter
2: Drehantrieb
3: Kreisringe
4: Brillengläser
5: Symmetrieachse
6: Verdampfertiegel
7: Stütze
8: Blendenhalter
9: Arme
10: Blendenring
11: Schattenzone
12: Freizone
13: Vertikalantrieb
14: Rand

Claims

Vakuumbeschichtungsanlage für die gleichzeitige Beschichtung von mehreren Substraten, insbesondere von Brillengläsern in einer Vakuumkammer, in der ein Verdampfertiegel (6) und oberhalb davon ein Substrathalter (1) angeordnet sind, an dessen Unterseite auf Kreisringen (3) jeweils mehrere Substrate (4) in radial gleichen Abständen um eine vertikale Symmetrieachse (5) des Verdampfertiegels (6) gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Verdampfertiegel (6) und dem Substrathalter (1) innerhalb des Kegels, der von dem Verdampfertiegel (6) und dem Substrathalter (1) gebildet ist, zum Abschatten der Substrate (4) Blendenringe (10) im Wesentlichen koaxial zur Symmetrieachse (5) angeordnet sind.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenringe (10) an in den Kegel gerichteten Armen (9) eines Blendenhalters (8) befestigt sind.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenringe (10) an ihrem Außen- und/oder Innenrand (14) eine periodische Randstruktur aufweisen.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenringe (10) an ihrem Außen- und/oder Innenrand (14) ein wellenförmiges oder sägezahnartiges Muster aufweisen.
Vakuumbeschichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Substrathalter (1) und den Blendenringen (10) verstellbar ist.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Blendenhalter (8) höhenverstellbar ist.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Blendenhalter (8) mit einem Vertikalantrieb (13) gekoppelt ist, der von einer Steuerung während des Beschichtungsvorganges betätigbar ist.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenringe (10) exzentrisch zur Symmetrieachse (5) angeordnet sind und der Substrathalter (1) um die Symmetrieachse (5) drehbar ist.