DE10337732B4

DE10337732B4 - Method and coating system for coating substrates for optical components

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Publication number: DE10337732B4
Application number: DE10337732A
Authority: DE
Inventors: Matthias Dipl.-Ing. Heller; Hans-Jochen Paul
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2003-08-11
Filing date: 2003-08-11
Publication date: 2009-11-19
Anticipated expiration: 2023-08-12
Also published as: DE10337732A1

Abstract

Verfahren zur Beschichtung von Substraten (25) für optische Komponenten in einer mit einem Planetenantrieb (11) ausgestatteten Beschichtungsanlage, bei dem die Substrate (25) mit Hilfe des Planetenantriebs (11) in Bezug auf eine Beschichtungsquelle (24) mittels einer Hauptantriebsdrehbewegung bewegt werden, wobei:
– jeweils ein Substrat (25) an einem Substratträger (17) des Planetenantriebs (11) befestigt wird;
– die Substrate um Substratträgerrotationsachsen (18) rotiert werden;
– die Substratträger (17) um eine Hauptrotationsachse (16) des Planetenantriebs rotiert werden; und
– die Beschichtung so durchgeführt wird, dass auf jedem Substrat (25) eine rotationssymmetrische Beschichtung entsteht; wobei
– ein zur Vermeidung einer Wiederholung der geometrischen Relativkonstellation zwischen Materialquelle (24) und Substratoberfläche geeignetes Übersetzungsverhältnis zwischen drehbewegungsübertragenden Funktionselementen (14, 15, 19, 20) des Planetenantriebs (11) eingestellt wird, das
– Übersetzungsverhältnis definiert wird als Quotient aus der Anzahl von Eigendrehungen eines Substratträgers (17) um seine Substratträgerrotationsachse (18) pro Zeiteinheit zu der Anzahl von Umdrehungen...A method of coating optical component substrates (25) in a coating machine equipped with a planetary drive (11), in which the substrates (25) are moved by means of the planetary drive (11) with respect to a coating source (24) by means of a main drive rotation movement, in which:
- In each case a substrate (25) on a substrate carrier (17) of the planetary drive (11) is attached;
- The substrates are rotated about Substratträgerrotationsachsen (18);
- The substrate carrier (17) are rotated about a Hauptrotationsachse (16) of the planetary drive; and
- The coating is performed so that on each substrate (25) creates a rotationally symmetric coating; in which
A transmission ratio between rotational movement-transmitting functional elements (14, 15, 19, 20) of the planetary drive (11) suitable for avoiding a repetition of the geometrical relative constellation between material source (24) and substrate surface is set
- Ratio is defined as the quotient of the number of revolutions of a substrate carrier (17) about its substrate carrier rotation axis (18) per unit time to the number of revolutions ...

Description

Anwendungsgebiet und Stand der TechnikField of application and status of the technique

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung von Substraten für optische Komponenten in einer mit einem Planetenantrieb ausgestatteten Beschichtungsanlage sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Beschichtungsanlage.The The invention relates to a method for coating substrates for optical Components in a planetary drive-equipped coating system and one for implementation the process suitable coating plant.

In Projektionsanlagen für die mikrolithografische 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 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 optische Beschichtungen sollen normalerweise über die gesamte, optisch genutzte Beschichtungsoberfläche eine gut kontrollierbare, in der Regel möglichst gleichmäßige optische Wirkung haben.In Projection systems for the microlithographic production of semiconductor devices and other fine-structured elements use optical systems, which have a plurality of lenses, which for reducing their reflectivity or due to other specifications with optical coatings are occupied have to. Optionally, other optical components with partially strongly curved Surfaces, for example, imaging mirrors in catadioptric or catoptric Projection lenses to be provided with a coating. These Optical coatings are normally used over the entire, optically used coating surface a good controllable, usually even as possible optical effect to have.

Die Wirkung beschichteter Flächen im optisch Strahlengang hängt wesentlich von der Schichtdickenverteilung der auf diesen Flächen aufgebrachten Beschichtungen ab.The Effect of coated surfaces hangs in the optical beam path much of the layer thickness distribution applied to these surfaces Coatings off.

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 Substratträgern, die auch als Planeten bezeichnet werden. Bei der Herstellung der 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 derart in Bezug auf eine in der Regel auf der Hauptrotationsachse angeordnete Beschichtungsquelle angeordnet, dass der Beschichtungs- bzw. Materialquelle zugewandte Beschichtungsorte einer Substrat- bzw. Beschichtungsoberfläche des an einem Substratträger angebrachten Substrates von der Beschichtungsquelle mit Beschichtungmaterial unter Auftreffwinkeln beschichtbar sind, die insbesondere bei gekrümmten Substratoberflächen stark variieren können.Around for example, for economic reasons, a simultaneous coating to enable multiple substrates become common Coating systems used with so-called planetary systems. A planetary system of the type considered here has one around a main axis of rotation rotatable, often as a planet carrier designated main carrier and a plurality of relative to the main carrier about a respective substrate carrier rotation axis rotatable substrate carriers, which are also called planets. In the production of Coatings will each be a substrate on a planet like this held that the symmetry axis of the surface to be coated with the substrate carrier rotation axis coincides. As a rule, the main axis of rotation and the substrate support axes of rotation run parallel to each other, but there are also inclinations between the axes possible. The substrate carriers are so in relation to one usually on the main axis of rotation arranged coating source that the coating or material source facing coating locations of a substrate or coating surface on a substrate carrier attached substrate from the coating source with coating material can be coated under impact angles, which are particularly strong in curved substrate surfaces can vary.

Ein Problem der Beschichtung mittels Planetenantrieb ist, dass verschiedene Bereiche der Substratoberfläche in Folge der Konstruktion und Kinematik des Planetenantriebs stärker beschichtet werden als andere. Dadurch kann es zu sogenannten „Schichtdickenpolen”, d. h. Schichtdickenmaxima auf der Substratoberfläche kommen. Diese Schichtdickenpole können Wellenfrontdeformation einer durch die optische Komponente transmittierten oder reflektierten Lichtwelle verursachen, was zu einer Verschlechterung der optischen Eigenschaften der optischen Komponente führen kann.One Problem of the coating by means of planetary drive is that different Areas of the substrate surface more heavily coated due to the design and kinematics of the planetary drive be different. This can lead to so-called "layer thickness poles", d. H. Layer thickness maxima come on the substrate surface. These layer thickness poles can Wavefront deformation of a transmitted through the optical component or reflected light wave, causing deterioration the optical properties of the optical component can lead.

Die DE 39 34 887 A1 zeigt ein Verfahren zum Herstellen eines fotomagnetischen Aufzeichnungsträgers, bei dem eine Zerstäubungsanlage genutzt wird, die es erlaubt, die Substrate mittels eines Plasmas zu beschichten. Die Substrate werden mittels eines Planetenantriebs bewegt, dessen Hauptträger sich um die Hauptrotationsachse des Planetenantriebs dreht. Zur Erzeugung des Plasmas sind mehrere als Gegenelektroden wirkende Beschichtungsquellen vorgesehen, die sich unter der Laufbahn der Planeten außerhalb der Hauptrotationsachse befinden. Ein Verhältnis der Drehzahl der Planeten zur Drehzahl des Hauptträgers wird auf vier oder mehr eingestellt, wodurch eine möglichst gleichförmige Schichtdicke jeder aufgebrachten Schicht erreicht werden soll.The DE 39 34 887 A1 shows a method for producing a photomagnetic recording medium, in which a sputtering system is used, which allows to coat the substrates by means of a plasma. The substrates are moved by means of a planetary drive whose main carrier rotates about the main axis of rotation of the planetary drive. To generate the plasma, a plurality of coating sources acting as counterelectrodes are provided, which are located below the raceway of the planets outside the main axis of rotation. A ratio of the rotational speed of the planets to the rotational speed of the main carrier is set to four or more, whereby the most uniform layer thickness of each applied layer should be achieved.

Die japanische Patentanmeldung JP 07-292471 zeigt eine Sputteranlage mit einem Planetenantrieb, wobei das als Beschichtungsquelle dienende Sputtertarget am Umfang des Planetenantriebes im Bereich der Umlaufbahn der Planeten angebracht ist. Für das Verhältnis der Drehzahl des Hauptträgers zur Drehzahl der Planeten werden bestimmte Verhältnisse angegeben, um eine möglichst einheitliche Schichtdicke in Umfangsrichtung der Substrate zu erreichen.The Japanese patent application JP 07-292471 shows a sputtering system with a planetary drive, wherein serving as a coating source sputtering target is mounted on the circumference of the planetary drive in the region of the orbit of the planets. For the ratio of the speed of the main carrier to the rotational speed of the planet certain conditions are given to achieve the most uniform layer thickness in the circumferential direction of the substrates.

Aufgabe und LösungTask and solution

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Beschichtungsverfahren und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Beschichtungsanlage zu schaffen, die die Herstellung gleichmäßig wirkender Beschichtungen ermöglichen.task The invention is a coating method and a for carrying out the To provide a suitable coating system, the production uniform acting Allow coatings.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie eine Beschichtungsanlage mit den Merkmalen von Anspruch 9 vor. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.to solution this task strikes the invention a method with the features of claim 1 and a coating system with the features of claim 9 before. advantageous Trainings are in the dependent claims specified. The wording of all claims is incorporated by reference into the content of the description.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Substrate mit Hilfe des Planetenantriebs derart in Bezug auf eine Beschichtungsquelle bewegt werden, dass eine Wiederholung einer geometrischen Relativkonstellation zwischen Beschichtungsquelle und Substratoberfläche zumindest während der Beschichtung einer Einzelschicht im wesentlichen vermieden wird. Ferner zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Beschichtung durch das kennzeichen des Anspruchs 1 aus.The inventive method is characterized characterized in that the substrates are moved with respect to a coating source by means of the planetary drive such that a repetition of a geometric relative constellation between the coating source and the substrate surface is at least substantially avoided during the coating of a single layer. Furthermore, the inventive method for coating characterized by the characterizing part of claim 1.

Das von der Beschichtungsquelle abgestrahlte Beschichtungsmaterial trifft mit einer zeitlich variierenden Auftreffwinkelverteilung auf die zu beschichtenden Substratoberflächen. Die zeitlich variierende geometrische Relativkonstellation zwischen der Beschichtungsquelle der Substratoberfläche und die Kinematik des Planetensystems bestimmen den örtlichen Beschichtungsverlauf, entlang dessen die Substratoberfläche beschichtet wird. Durch eine erfindungsgemäß gestaltete, zeitlich variierende Ausrichtung von Beschichtungsquelle und Substratoberfläche wird, zumindest während der Herstellung einer Einzelschicht, ein wiederholtes Bestrahlen bestimmter Bereiche der Substratoberfläche mit maximaler Beschichtungsrate im wesentlichen vermieden. Dadurch kann das Entstehen von Schichtdickenpolen abgeschwächt oder nahezu verhindert und die Substratoberfläche gleichmäßig beschichtet werden.The Coating material emitted by the coating source strikes with a time varying impact angle distribution on the to be coated substrate surfaces. The temporally varying geometric relative constellation between the Coating source of the substrate surface and the kinematics of the planetary system determine the local Coating course along which the substrate surface coats becomes. By an inventively designed, time-varying alignment of coating source and substrate surface, at least during the production of a single layer, a repeated irradiation certain areas of the substrate surface with maximum coating rate essentially avoided. As a result, the emergence of Schichtdickenpolen attenuated or almost prevented and the substrate surface are uniformly coated.

Eine „gleichmäßige” Beschichtung im Sinne dieser Anmeldung umfasst einerseits Beschichtungen, deren Schichtdicke über den gesamten Radius der Komponente weitgehend konstant ist. Ebenfalls umfasst sind Beschichtungen, deren Schichtdicke von der Mitte zum Rand gleichmäßig bzw. kontinuierlich zunimmt oder abnimmt. Die „Gleichmäßigkeit” ist somit im Sinne der Abwesenheit von lokalen, kleinflächigen oder linienförmigen Schichtdickenextrema zu verstehen.A "uniform" coating For the purposes of this application on the one hand comprises coatings whose Layer thickness over the total radius of the component is largely constant. Also included are coatings whose layer thickness is uniform from center to edge continuously increases or decreases. The "uniformity" is thus in the sense of absence from local, small-scale or linear To understand layer thickness extreme.

In der Regel besteht eine Beschichtung aus mehreren übereinander liegenden Einzelschichten, die sich bezüglich Beschichtungsmaterial und/oder Schichtdickenverteilung und/oder in anderen Parametern voneinander unterscheiden können. Durch das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren wird eine Wiederholung der geometrischen Relativkonstellation zwischen Beschichtungsquelle und Substratoberfläche zumindest während der Herstellung einer solchen Einzelschicht im wesentlichen verhindert.In usually there is a coating of several superimposed lying individual layers, which in terms of coating material and / or layer thickness distribution and / or in other parameters can differ from each other. By the coating method according to the invention is a repetition of the geometric relative constellation between Coating source and substrate surface at least during the Production of such a single layer substantially prevented.

Im wesentlichen verhindert bzw. vermieden bedeutet, dass während der Herstellung einer Einzelschicht die meisten, insbesondere nahezu alle, Beschichtungsorte auf der Substratoberfläche nur einmal oder nur wenige Male, z. B. maximal zwei oder drei Mal, mit maximaler Beschichtungsrate beschichtet werden. Bevorzugt ist, dass alle Beschichtungsorte während einer Einzelschicht-Beschichtung nur maximal einmal mit maximaler Beschichtungsrate beschichtet werden. Auf diese Weise wird die Ausbildung von Schichtdickenpolen bzw. -maxima vermieden, die die Ursache von Wellenfrontdeformationen der durch die optische Komponente transmittierten oder an dieser reflektierten Welle sein können. Es ist jedoch auch möglich, eine Toleranzgrenze für eine maximal zulässige Wellenfrontdeformation festzulegen und die Beschichtung dann derart durchzuführen, dass zwar während der Beschichtung einer Einzelschicht eine mehrmalige Beschichtung einzelne Beschichtungsorte der Substratoberfläche mit maximaler Beschichtungsrate zugelassen wird, dass aber die dadurch verursachte Wellenfrontdeformation an einer transmittiert oder reflektierten Lichtwelle innerhalb der festgelegten Toleranzgrenzen liegt.in the Significantly prevented or avoided means that during the Production of a single layer most, especially nearly all, coating sites on the substrate surface only once or only a few Male, z. B. a maximum of two or three times, with maximum coating rate be coated. It is preferred that all coating locations during a Single-layer coating coated only once at maximum coating rate become. In this way, the formation of Schichtdickenpolen or maxima avoided, which are the cause of wavefront deformations of transmitted through the optical component or reflected at this Wave can be. However, it is also possible a tolerance limit for a maximum allowable Set wavefront deformation and then the coating so perform, that while during the coating of a single layer a multiple coating individual coating sites of the substrate surface with maximum coating rate is allowed, but that caused the wavefront deformation at a transmitted or reflected light wave within the specified tolerance limits.

Bei diesem des Verfahren bestimmt die zeitlich variierende geometrische Relativkonstellation zwischen Beschichtungs- bzw. Materialquelle und Substratoberfläche eine Bahnkurve, entlang der die Substratoberfläche mit maximaler Beschichtungsrate beschichtet wird. Vorzugsweise wird während der Herstellung einer Einzelschicht dieselbe Bahnkurve höchstens einmal durchlaufen. Eine häufig vorkommende Art der Bahnkurve ist die Zykloide bzw. Rollkurve oder Radlinie. Eine Zykloide ist die Kurve, die als Bahn eines mit einer Kreisscheibe fest verbundenen Punktes entsteht, wenn die Kreisscheibe auf einer Geraden oder auf einem anderen Kreis rollt. Bei der Zykloide handelt es sich vorzugsweise um eine Epizykloide oder Hypozykloide, die durch einen exzentrischen Punkt z. B. des Umfangs eines Kreises entsteht, der ohne zu gleiten auf der Außenfläche eines festen Kreises abrollt. Bei der Zykloide kann es sich um eine gewöhnliche bzw. gestreckte oder verschlungene Zykloide handeln. Eine verschlungene Zykloide wird auch „Trochoide” genannt. Auch ist eine Bahnkurve in Form einer Kardioide bzw. Herzkurve möglich. Alternativ kann die Beschichtung entlang einer Kreisbahn oder entlang ähnlicher Geometrien erfolgen.at This method determines the temporally varying geometric Relative constellation between coating or material source and substrate surface a trajectory along which the substrate surface is coated at maximum coating rate becomes. Preferably, during the production of a single layer the same trajectory at most go through once. One often occurring type of trajectory is the cycloid or rolling curve or Wheel line. A cycloid is the curve that trains as one with a Circular disk firmly connected point arises when the circular disk rolling on a straight line or on another circle. At the cycloids it is preferably an epicycloid or hypocycloid, by an eccentric point z. B. the circumference of a circle, without sliding on the outside surface of a unrolled solid circle. The cycloid may be an ordinary one or stretched or tangled cycloids act. An intricate cycloid is also called "trochoid". Also, a trajectory in the form of a cardioid or heart curve is possible. alternative The coating can be along a circular path or along more similar Geometries take place.

Besonders bevorzugt werden die Substrate in Bezug auf die Beschichtungsquelle derart bewegt, dass zwischen aufeinander folgenden Bahnkurvenabschnitten ein örtlicher Versatz auf der Substratoberfläche eingestellt wird. Vorzugsweise schließt sich somit die Bahnkurve nach Beendigung einer Umdrehung um die Hauptrotationsachse des Planetenantriebs nicht, sondern verläuft versetzt zur Bahn, die während der vorhergehenden Umdrehung um die Hauptachse ausgebildet wurde. Der örtliche Versatz zwischen den Bahnkurvenabschnitten ist vorzugsweise relativ klein, so dass auf der Substratoberfläche eng nebeneinander liegende bahnkurvenförmige Schichtdickenmaxima ausgebildet werden können.Especially the substrates are preferred with respect to the coating source moved such that between successive trajectory sections a local one Offset on the substrate surface is set. Preferably, therefore, the trajectory is closed after completion of a revolution about the main axis of rotation of the planetary drive not, but runs offset to the track during the the previous revolution was formed around the main axis. The local Offset between the trajectory sections is preferably relative small, so that on the substrate surface closely adjacent sheet curve-shaped layer thickness maxima can be trained.

Vorzugsweise wird die Bahnkurve während einer gesamten, insbesondere die Herstellung mehrerer, übereinander liegenden Einzelschichten umfassenden, Beschichtungsdauer höchstens einmal durchlaufen. Dadurch kann eine Wiederholung einer geometrischen Relativkonstellation zwischen Beschichtungsquelle und Substratoberfläche während der Beschichtung aller Schichten vollständig vermieden werden.Preferably, the trajectory is during an entire, in particular the production of several, superimposed individual layers in order pass through coating duration at most once. As a result, a repetition of a geometric relative constellation between the coating source and the substrate surface during the coating of all layers can be completely avoided.

Zur Vermeidung der Wiederholung der geometrischen Relativkonstellation wird zwischen Beschichtungsquelle und Substratoberfläche ein geeignetes Übersetzungsverhältnis zwischen drehbewegungsübertragenden Funktionselementen des Planetenantriebs eingestellt.to Avoidance of the repetition of the geometric relative constellation becomes between coating source and substrate surface suitable gear ratio between rotation transmitting Set functional elements of the planetary drive.

Die drehbewegungsübertragenden Funktionselemente können Teil einer Steuereinrichtung der Beschichtungsanlage zur Steuerung des Beschichtungsprozesses sein. Vorzugsweise umfassen die Funktionselemente ein an einer Hauptträgerwelle des Planetenantriebs befindliches Hauptträgerrad und wenigstens ein mit diesem gekoppeltes, am Planet bzw. Substratträger befindliches Planetenrad.The rotation transmitting Functional elements can Part of a control device of the coating system for control the coating process. Preferably, the functional elements comprise one on a main carrier shaft of the Planetenantriebs located main carrier wheel and at least one with this coupled planetary gear located on the planet or substrate carrier.

Das Übersetzungsverhältnis kann definiert sein als Quotient aus der Anzahl von Umdrehungen um eine Planetenachse bzw. Substratträgerrotationsachse pro Zeiteinheit zur Anzahl von Umdrehungen um eine Hauptrotationsachse pro Zeiteinheit. Das Übersetzungsverhältnis kann im Bereich von ±5 bis ±10, insbesondere im Bereich von ±6,51 bis ±7,99 liegen. Ist N die Anzahl der Umdrehungen um die Hauptrotationsachse in der Beschichtungszeitdauer t, während der der Planet mit Winkelgeschwindigkeit ω um die Hauptrotationsachse gedreht wird, und ist R die Beschichtungsrate, D die zu beschichtende Schichtdicke und k die Häufigkeit, mit der sich Bahnkurven während der Beschichtung der Schichtdicke D vollständig überlappen dürfen, dann kann N wie folgt ermittelt werden: N = D·ωR·(1 + k) (1) The transmission ratio can be defined as the quotient of the number of revolutions about one planetary axis or substrate carrier rotation axis per unit time to the number of revolutions about one main axis of rotation per unit time. The gear ratio may be in the range of ± 5 to ± 10, in particular in the range of ± 6.51 to ± 7.99. If N is the number of revolutions around the main axis of rotation in the coating period t during which the planet is rotated at angular velocity ω about the main axis of rotation, and R is the coating rate, D is the layer thickness to be coated, and k is the frequency at which trajectories during coating can completely overlap the layer thickness D, then N can be determined as follows: N = D · ω R · (1 + k) (1)

Mit ω = 15 U/Min und R < 0,3 nm/sek kann man beispielsweise Schichtdicken < 20 nm mit nicht überlappenden Bahnkurven (k = 0) bedampfen, wenn die Bahnkurve vorzugsweise erst nach mehr als 17 Umdrehungen um die Hauptrotationsachse geschlossen ist.With ω = 15 rpm and R <0.3 nm / sec For example, layer thickness <20 nm with non-overlapping trajectories (k = 0), if the trajectory is preferably after more than 17 turns around the main axis of rotation is closed.

Bevorzugt wird das Übersetzungsverhältnis derart gewählt, dass die Bahnkurve vor Beendigung der Beschichtung einer Einzelschicht nicht geschlossen wird. In manchen Fällen kann es ausreichen, das Übersetzungsverhältnis so einzustellen, dass die Bahnkurve erst nach zwei oder mehr als zwei Umdrehungen um die Hauptrotationsachse geschlossen wird.Prefers the gear ratio becomes such selected that the trajectory before completion of the coating of a single layer not closed. In some cases, it may be sufficient to change the gear ratio set that trajectory to two or more than two Turns around the main axis of rotation is closed.

Die drehbewegungsübertragenden Funktionselemente können beispielsweise als Zahnräder oder Reibräder ausgebildet sein. Im Falle der Ausbildung als Zahnräder kann das Übersetzungsverhältnis auch durch das Zahnzahlverhältnis zweier miteinander gekoppelter Zahnräder ausgedrückt werden.The rotation transmitting Functional elements can for example, as gears or friction wheels be educated. In the case of training as gears can the gear ratio as well by the tooth number ratio be expressed two coupled gears.

Bei erfindungsgemäßen Verfahren werden die Substrate bzw. deren Substratträger bzw. -halter unabhängig von ihrer z. B. mittels einer Hauptantriebswelle iniziierten Hauptantriebsdrehbewegung durch eine Nebenantriebsdrehbewegung angetrieben. Dabei wird durch die Überlagerung von Hauptantriebsdrehbewegung und Nebenantriebsdrehbewegung eine Gesamtdrehbewegung ausgeführt, die die Wiederholung der geometrischen Relativkonstellation zwischen Beschichtungsquelle und Substratoberfläche zumindest während der Beschichtung einer Einzelschicht nahezu oder vollständig verhindert. Dazu ist im Falle der Beschichtungsanlage eine Steuereinrichtung vorgesehen, die eine Steuereinheit zur Einleitung der Nebenantriebsdrehbewegung auf die Planeten bzw. Substrathalter aufweist.at inventive method become the substrates or their substrate support or holder regardless of their z. B. by means of a main drive shaft initiated main drive rotary motion driven a PTO rotary motion. This is due to the overlay of main drive rotary motion and PTO rotary motion one Total rotation performed, which is the repetition of the geometric relative constellation between Coating source and substrate surface at least during the Coating of a single layer almost or completely prevented. To If a control device is provided in the case of the coating system, the one control unit for initiating the PTO rotary motion has on the planet or substrate holder.

Die Steuereinheit steuert eine Nebenantriebswelle zur Übertragung der Nebenantriebsdrehbewegung und ein mit der Nebenantriebswelle ver bundenes Nebenantriebsrad, das mit dem Hauptträgerrad, auch Triebstockrad genannt, gekoppelt ist, wobei das Hauptträgerrad drehbeweglich an der Hauptträgerwelle gelagert ist. Es können sich also zwei voneinander unabhängige Drehbewegungen ergeben, die sich additiv zu einer Gesamtbewegung des bzw. der Planeten überlagern, nämlich einerseits die von einer Nebenantriebswelle iniziierte Bewegung der Planeten um ihre jeweilige Drehachsen und andererseits die von der Hauptantriebswelle iniziierte Bewegung der Hauptträger und Planeten um die Hauptträgerrotationsachse.The Control unit controls a PTO shaft for transmission the PTO rotary motion and one with the PTO shaft associated auxiliary drive wheel, which is connected to the main carrier wheel, also called Triebstockrad, is coupled, wherein the main carrier rotatably at the main carrier shaft is stored. It can So two independent Rotary movements result in addition to a total movement of the or superimpose the planet, namely on the one hand initiated by a PTO shaft movement the planets around their respective axes of rotation and on the other hand those of the main propeller initiated movement of the main beams and Planets around the main vehicle axis of rotation.

Es ist möglich ein Zwischenrad vorzusehen, über das das an der Nebenantriebswelle befindliche Nebenantriebsrad mit dem Hauptträgerrad gekoppelt ist. Das Zwischenrad kann drehstabil mit dem Hauptträger verbunden sein, so dass eine Drehbewegung des Zwischenrades auch eine Drehbewegung des Hauptträgerrades veranlasst.It is possible to provide an intermediate, via that with the auxiliary drive shaft located Nebenantriebsrad with the main carrier wheel is coupled. The idler gear can be torsionally rigidly connected to the main carrier be, so that a rotational movement of the intermediate wheel and a rotational movement of the main carrier wheel causes.

Die Steuereinheit kann derart ausgebildet sein, dass eine Drehzahl der Nebenantriebsbewegung stufenlos einstellbar ist.The Control unit may be designed such that a speed of the Sub-drive movement is infinitely adjustable.

Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Beschichtung durch Verdampfung von in der Beschichtungsquelle vorhandenem Beschichtungmaterial durchgeführt. Es können beispielsweise Elektronenstrahl-Verdampfungsverfahren oder andere PVD-Verfahren einschließlich Sputtern eingesetzt werden.at A development of the method according to the invention is the coating by evaporation of coating material present in the coating source carried out. It can, for example Electron beam evaporation or other PVD processes including sputtering be used.

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 in einer Beschichtungsanlage, die ein Planetensystem zur Bewegung der Substrate während der Beschichtung aufweist. Das Verfahren ist besonders für Substrate mit stark gekrümmten Substrat- oder Beschichtungsoberflächen bestimmt und geeignet, kann aber auch zur Beschichtung im wesentlichen ebener oder nur schwach gekrümmter Substratoberflächen eingesetzt werden.The process according to the invention is suitable for coating on surfaces of Subst rates for optical components, such as lenses or mirrors, apply substantially rotationally symmetric optical coatings. This takes place in a coating installation which has a planetary system for moving the substrates during the coating. The method is particularly intended and suitable for substrates with highly curved substrate or coating surfaces, but can also be used for coating substantially planar or only slightly curved substrate surfaces.

Die Erfindung betrifft auch eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Beschichtungsanlage mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 9.The The invention also relates to a method of carrying out the method according to the invention suitable coating system with the features of the independent claim 9th

Die erfindungsgemäße Beschichtungsanlage zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Beschichtungsprozesses vorgesehen ist, die derart konfiguriert oder konfigurierbar ist, dass eine Wiederholung der geometrischen Relativkonstellation zwischen Beschichtungsquelle und Substratoberfläche zumindest während der Herstellung einer Einzelschicht im wesentlichen vermieden wird.The Coating plant according to the invention is characterized in that at least one control device is provided for controlling the coating process, the like configured or configurable is that a repetition of the geometric relative constellation between coating source and substrate surface at least during the production of a single layer is substantially avoided.

Bezüglich weiterer Details der Beschichtungsanlage wird auf die vorstehende Beschreibung und die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen verwiesen.Regarding further Details of the coating system is based on the above description and refer to the following description of preferred embodiments.

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 alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhaft sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können. Die Unterteillung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.The The above and other features are excluded from the claims also from the description and the drawings, the individual Features for each alone or too many in the form of subcombinations an embodiment The invention and in other areas be realized and advantageous also for protectable versions can represent. The subdivision of the application into individual sections as well as intermediate headings restrict the statements made thereunder are not in their generality.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.embodiments The invention are illustrated in the drawings and are in Following closer explained.

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Planetenantriebs einer erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage; 1 is a perspective view of an embodiment of a planetary drive of a coating system according to the invention;

2 ist eine Seitenansicht auf den Planetenantrieb gemäß 1; 2 is a side view of the planetary drive according to 1 ;

3 ist eine schematische Darstellung eines Auschnitts einer Beschichtungsanlage, in der die Anordung von Beschichtungsquelle und Substrat gezeigt ist und 3 is a schematic representation of a cutout of a coating plant, in which the arrangement of coating source and substrate is shown and

4 ist eine schematische Draufsicht auf eine Substratoberfläche, die entlang einer Bahnkurve mit Beschichtungsmaterial beschichtet ist. 4 Figure 11 is a schematic plan view of a substrate surface coated with coating material along a trajectory.

In 1 ist ein Planetenantrieb 11 als wesentlicher Teil einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage gezeigt, mit der optische Komponenten für mikrolithografische Projektionsanlagen, insbesondere auch Linsen oder Spiegel mit stark gekrümmten Oberflächen, mittels Verdampfen, beispielsweise im Elektronenstrahl-Verdampfungsverfahren oder in anderen PVD-Verfahren einschließlich Sputtern beschichtet werden können. Dabei ist die Ausdehnung der Beschichtungsquelle (3) im Verhältnis zur Anlagengeometrie normalerweise klein ist (Quasi-Punktquelle). Der Planetenantrieb 11 wird eingesetzt, da es aus wirtschaftlichen und technologischen Gründen wünschenswert sein kann, mehrere, normalerweise gleichartige Substrate gleichzeitig unter im wesentlichen identischen Prozessbedingungen zu beschichten.In 1 is a planetary drive 11 shown as an essential part of an embodiment of a coating system according to the invention, can be coated with optical components for microlithographic projection systems, especially lenses or mirrors with highly curved surfaces by evaporation, for example in the electron beam evaporation method or in other PVD methods including sputtering. The extent of the coating source ( 3 ) is normally small in relation to the system geometry (quasi-point source). The planetary drive 11 is used because it may be desirable for economic and technological reasons to simultaneously coat a plurality of normally similar substrates under substantially identical process conditions.

Der Planetenantrieb 11 sorgt für die Bewegung der zu beschichtenden Substrate während des Beschichtungsprozesses. Der Planetenantrieb 11 bzw. das Planetensystem besitzt eine Hauptantriebswelle 12, über die eine durch einen nicht gezeigten Hauptantrieb erzeugte Hauptantriebsdrehbewegung auf einen im wesentlichen runden, scheibenförmig genannte, an einer Hauptträgerwelle 30 befindlichen Hauptträger 13, der auch als Planetenträger bezeichnet wird, übertragen wird. Zur Übertragung der Hauptantriebsdrehbewegung dient ein Hauptantriebsrad in Form eines Zahnrades 14, das in Antriebsverbindung mit einem an der Hauptträgerwelle 30 befindlichen Zahnrad 15 steht. Die Hauptantriebsbewegung bewirkt eine Drehung des Hauptträgers 13 um eine vertikale Hauptrotationsachse 16.The planetary drive 11 ensures the movement of the substrates to be coated during the coating process. The planetary drive 11 or the planetary system has a main drive shaft 12 in that a main drive rotary motion generated by a main drive, not shown, on a substantially round, disc-shaped, on a main carrier shaft 30 located main carrier 13 , which is also referred to as planet carrier is transmitted. To transmit the main drive rotary motion is a Hauptantriebsrad in the form of a gear 14 which is drivingly connected to one of the main carrier shaft 30 located gear 15 stands. The main drive movement causes a rotation of the main carrier 13 around a vertical main axis of rotation 16 ,

Der Haupt- bzw. Planetenträger 13 trägt an seinem Umfang fünf oder eine andere Anzahl gleichmäßig über den Umfang verteilte, im wesentlichen identisch aufgebaute Substratträger 17, die jeweils am Hauptträger 13 um eine vertikale Substratträgerrotationsachse 18 drehbar gelagert sind. Der Hauptträger 13 steht über ein als Zahnrad ausgebildetes Hauptträgerrad 19 und an den Substratträgern 17 bzw. Planeten angeordnete, ebenfalls als Zahnräder ausgebildeten Planetenräder 20 derart in Antriebsverbindung mit den Planeten, dass die Drehgeschwindigkeit der Planeten eine Funktion der Drehgeschwindigkeit des angetriebenen Hauptträgers 13 und des Übersetzungsverhältnisses zwischen Hauptträgerrad 19 bzw. Triebstockrad und Planetenrädern 20 ist. In der Regel führt dadurch ein Substratträger 17 während einer Umdrehung des Hauptträgers 13 mehrere Eigendrehungen um seine Achse 18 aus, die dabei um die Hauptrotationsachse 16 rotiert.The main or planet carrier 13 carries at its periphery five or another number of uniformly distributed over the circumference, substantially identically constructed substrate carrier 17 , each at the main carrier 13 around a vertical substrate carrier rotation axis 18 are rotatably mounted. The main carrier 13 is about a trained as a gear main carrier 19 and on the substrate carriers 17 or planets arranged, also designed as gears planetary gears 20 so in drive connection with the planets that the rotational speed of the planets is a function of the rotational speed of the main driven carrier 13 and the gear ratio between the main carrier wheel 19 or Triebstockrad and planetary gears 20 is. As a rule, this results in a substrate carrier 17 during a turn of the main vehicle 13 several internal rotations about its axis 18 out, the case around the main axis of rotation 16 rotates.

Der Planetenantrieb 11 besitzt ferner eine Nebenantriebswelle 21, die eine mittels eines nicht gezeigten Nebenantriebs erzeugte Nebenantriebsdrehbewegung zunächst auf das Hauptträgerrad 19 bzw. Triebstockrad und von dort auf die Planetenräder 20 der Planeten überträgt. Die Nebenantriebsdrehbewegung ist unabhängig von der Hauptantriebsdrehbewegung. Dies wird dadurch bewirkt, dass das Hauptträgerrad 19 drehbeweglich an der Hauptträgerwelle 30 gelagert ist, also von der Drehbewegung des Hauptträgers 13 entkoppelt und relativ zu diesem verdrehbar ist. Die Antriebsverbindung zwischen der Nebenantriebswelle 21 und dem Hauptträgerrad 19 wird mittels eines Nebenantriebsrades 22 gebildet, das mit einem an der Hauptträgerwelle 30 befindlichen Zwischenrad 23, auch oberes Triebstockrad genannt, gekoppelt ist, wobei das Zwischenrad 23 seinerseits drehstabil mit dem Hauptträgerrad 19 gekoppelt ist. Das Hauptträgerrad 19 steht wiederum mit den Planetenrädern 20 der Planeten in Antriebsverbindung.The planetary drive 11 also has a PTO shaft 21 , The one generated by means of a PTO not shown auxiliary drive rotary motion first on the main carrier 19 or Triebstockrad and from there to the planetary gears 20 the planet is transmitting. The PTO rotation is independent of the main drive rotation. This is caused by the main carrier wheel 19 rotatable on the main carrier shaft 30 is stored, so from the rotational movement of the main carrier 13 decoupled and is rotatable relative to this. The drive connection between the PTO shaft 21 and the main carrier wheel 19 is by means of a Nebenantriebsrades 22 formed with one at the main carrier shaft 30 located intermediate 23 , also called upper drive wheel, is coupled, the intermediate wheel 23 in turn torsionally stable with the main carrier wheel 19 is coupled. The main carrier wheel 19 again stands with the planet wheels 20 the planet in drive connection.

Im geeigneten Abstand unterhalb der Planeten befindet sich auf der Hauptrotationsachse 16 eine Beschichtungsquelle 24 (3), die das Beschichtungsmaterial enthält, das im gezeigten Beispiel mit Hilfe eines Elektronenstrahls verdampft wird.At the appropriate distance below the planets is located on the main axis of rotation 16 a coating source 24 ( 3 ), which contains the coating material, which is evaporated in the example shown 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 25 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 Substratoberfläche 26 der Linse ist stark gekrümmt. Der Betrag des Verhältnisses zwischen Durchmesser D und Krümmungsradius R der Substrat- bzw. Beschichtungsoberfläche kann beispielsweise kleiner –²/₃ oder größer +²/₃ sein.In the case of the production of rotationally symmetrical coatings described here, a substrate to be coated is formed on each underside of each planet 25 attached, which in the example is a biconvex lens with a diameter between about 10 cm and 30 cm. The substrate surface to be coated 26 The lens is strongly curved. The amount of the ratio between the diameter D and radius of curvature R of the substrate or coating surface can for example be smaller - ^_2/3 or greater + ^_2/3 may be.

Wird das Beschichtungsmaterial am Ort der Beschichtungsquelle 24 bis zur Verdampfung erhitzt, gibt die Beschichtungsquelle eine im wesentlichen nach oben gerichtete Verdampfungskeule ab, von der auch die an den Planeten befestigten Substrate 25 erfasst werden. Dabei ergeben sich für jeden Beschichtungsort P auf der Substratoberflache je nach Relativstellung zur Beschichtungsquelle 24 spezifische Abscheideraten des Beschichtungmaterials. Die maximale Materialstromdichte ergibt sich im Bereich der Zentralachse der Verdampfungskeule. Die tatsächliche Aufdampfrate an einem Beschichtungsort P ist weiterhin eine Funktion des (zeitlich variierenden) Auftreffwinkels α zwischen Auftreffrichtung (getrichelt gezeigt) und der Oberflächennormale am Ort P. Dabei ergeben sich besonders große Aufdampfraten bei kleinen Auftreffwinkeln (senkrechtes oder nahezu senkrechtes Auftreffen).If the coating material at the location of the coating source 24 heated to evaporation, the coating source emits a substantially upward evaporation lobe, from which also attached to the planet substrates 25 be recorded. Depending on the relative position to the coating source, P results on the substrate surface for each coating location 24 specific deposition rates of the coating material. The maximum material flow density results in the region of the central axis of the evaporation lobe. The actual deposition rate at a coating location P is also a function of the (time-varying) angle of incidence α between the direction of impact (shown in triplicate) and the surface normal at location P. This results in particularly large vapor deposition rates at small angles of incidence (vertical or nearly vertical impact).

Infolge der Kinematik des Planetenantriebs 11 wird die Substratoberflache 26 des Substrates 25 gemäß einem bestimmten Beschichtungsverlauf beschichtet, der in 4 beispielhaft anhand einer als Epizykloide ausgebildeten Bahnkurve 27 dargestellt ist. Diese Bahnkurve repräsentiert die Orte, die während der Bewegung der Planeten bzw. der Substrate mit maximaler Aufdampfrate beschichtet werden. Die Parameterdarstellung einer Epizykloide im X-Y-Koordinatensystem lautet folgendermaßen: X = r·m·cos(β) – r·cos(m·β) Y = r·m·sin(β) – r·sin(m·β) As a result of the kinematics of the planetary drive 11 becomes the substrate surface 26 of the substrate 25 coated according to a certain coating course, which in 4 by way of example using a trajectory designed as an epicycloid 27 is shown. This trajectory represents the locations that are coated during the movement of the planets or the substrates with maximum Aufdampfrate. The parameter representation of an epicycloid in the XY coordinate system is as follows: X = r * m * cos (β) -r * cos (m * β) Y = r * m * sin (β) -r * sin (m * β)

In diesen Gleichungen ist r der Durchmesser des kleinen Kreises, also des Planetenrades 20 und m kann durch den Quotient von Z/z ausgedrückt werden, wobei Z die Zahnzahl des Hauptträgerrades 19 und z die Zahnzahl des Planetenrades ist. Ist das Verhältnis m ganzzahlig, so besteht die Kurve aus m zusammenhängenden Bögen, andernfalls überschneiden die Bögen einander. β = ω·t ist der Wälzwinkel und t ist die betrachtete Zeit.In these equations, r is the diameter of the small circle, that is, the planetary gear 20 and m can be expressed by the quotient of Z / z, where Z is the number of teeth of the main carrier wheel 19 and z is the number of teeth of the planetary gear. If the ratio m is an integer, then the curve consists of m connected arcs, otherwise the arcs overlap one another. β = ω · t is the rolling angle and t is the considered time.

Wie in 4 dargestellt, hat die Bahnkurve 27 eine Vielzahl im wesentlichen radial in Richtung Substratmittelpunkt verlaufender, gekrümmter Bahnkurvenabschnitte 27a, an die sich jeweils im wesentlichen in Substratumfangsrichtung verlaufende gekrümmte Bahnkurvenabschnitte 27b anschließen. Entlang dieser Bahnkurve 27 wird die Substratoberfläche mit maximaler Beschichtungrate beschichtet, während in den Bereichen neben dieser Bahnkurve mit niedrigerer Beschichtungsrate beschichtet wird.As in 4 shown, has the trajectory 27 a plurality of substantially curved in the direction of substrate center, curved trajectory sections 27a , to which in each case substantially in the substrate circumferential direction extending curved trajectory sections 27b connect. Along this trajectory 27 the substrate surface is coated at maximum coating rate, while in the areas adjacent to this trajectory it is coated at a lower coating rate.

Um zu verhindern, dass die Substratoberfläche 26 zumindest während der Beschichtung einer Einzelschicht mehrmals entlang der selben Bahnkurve 27 beschichtet wird, werden die Substrate 25 mit Hilfe des Planetenantriebs 11 derart bewegt, dass eine Wiederholung einer geometrisch Relativkonstellation zwischen Beschichtungsquelle 24 und Substratoberfläche 26 zumindest während der Beschichtung der Einzel schicht im wesentlichen vermieden wird. Dadurch wird im Falle einer Beschichtung entlang einer Bahnkurve verhindert, dass sich die Bahnkurve bereits nach wenigen, beispielsweise nach ein oder zwei Umdrehungen um die Hauptrotationsachse 16 schließt, was den zuvor beschriebenen Effekt der Entstehung ausgeprägter Schichtdickenpole bzw. -maxima zur Folge haben könnte.To prevent the substrate surface 26 at least during the coating of a single layer several times along the same trajectory 27 The substrates are coated 25 with the help of the planetary drive 11 moved such that a repetition of a geometric relative constellation between the coating source 24 and substrate surface 26 at least during the coating of the single layer is substantially avoided. As a result, in the case of coating along a trajectory, the trajectory is prevented after only a few, for example one or two revolutions around the main axis of rotation 16 closes, which could result in the previously described effect of the formation of pronounced layer thickness poles or maxima.

Um diesem Problem abzuhelfen, ist eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Beschichtungsprozesses vorgesehen, die derart konfiguriert ist, dass sich die Bahnkurve während der Beschichtung einer Einzelschicht nicht schließt. Dies ist in 4 beispielhaft dadurch dargestellt, dass die Beschichtungsbahn entlang derer während einer ersten Umdrehung um die Hauptrotationsachse 16 beschichtet wird, nicht mit der Beschichtungsbahn zusammenfällt, entlang derer während einer nachfolgenden zweiten Umdrehung um die Hauptrotationsachse 16 beschichtet wird. Vielmehr liegt zwischen aufeinanderfolgenden Bahnkurvenabschnitten 27a oder 27b in Umfangsrichtung ein Versatz d, der vorzugsweise relativ klein gewählt wird, so dass eng aneinanderliegende Schichtdickenmaxima auf der Substratoberfläche 26 erzeugt werden, womit insgesamt eine im wesentlichen gleichmäßige Beschichtungsdicke erzielbar ist.To remedy this problem, a control device is provided for controlling the coating process, which is configured such that the trajectory does not close during the coating of a single layer. This is in 4 exemplified by the fact that the coating web along which during a first Um turn around the main axis of rotation 16 is coated, does not coincide with the coating web, along which during a subsequent second revolution about the main axis of rotation 16 is coated. Rather, lies between successive trajectory sections 27a or 27b in the circumferential direction, an offset d, which is preferably chosen to be relatively small, so that closely juxtaposed layer thickness maxima on the substrate surface 26 be produced, whereby a total of a substantially uniform coating thickness can be achieved.

Der Versatz d zwischen zwei Bahnkurven nach einer Umdrehung kann bei einem Übersetzungsverhältnis m gerechnet werden als: d = 1 + INT(m) – m·2π(m – 1) (2) The offset d between two trajectories after one revolution can be calculated at a transmission ratio m as: d = 1 + INT (m) - m · 2π (m - 1) (2)

Kleine Bahnkurvenversätze erzielt man durch ausreichend hohe und ausreichend „krumme” Übersetzungsverhältnisse. Der Versatz d kann beispielsweise 0,05 bis 22%, insbesondere 0,15 bis 9%, des Umfangs an der entsprechenden radialen Position betragen.little one Bahnkurvenversätze one achieves by sufficiently high and sufficiently "crooked" gear ratios. The offset d may, for example, 0.05 to 22%, in particular 0.15 to 9% of the circumference at the corresponding radial position.

Die Steuereinrichtung umfasst miteinander gekoppelte, drehbewegungsübertragende Funktionselemente in Form des Hauptträgerrades 19, das mit den Planetenrädern 20 gekoppelt ist. Das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Hauptträgerrad 19 und den Planetenrädern 20 ist so eingestellt, dass ein Schließen der Bahnkurve 27 während der Beschichtung einer Einzelschicht vermieden wird. Das Übersetzungsverhältnis ist definiert als Quotient aus Umdrehungen um die Substratträgerrotationsachse 18 bzw. Planetenachse pro Zeiteinheit, zu Umdrehungen um die Hauptrotationsachse 16 pro Zeiteinheit. Sind das Hauptträgerrad 19 und die Planetenräder 20, wie in 1 beispielhaft gezeigt, als Zahnräder ausgebildet, kann das Übersetzungsverhältnis auch als Zahnzahlverhältnis ausgedrückt werden. In diesem Fall ist das Übersetzungsverhältnis definiert als Quotient aus der Zahnzahl Z des Hauptträgerzahnrades zu der Zahnzahl z eines Planetenzahnrades.The control device comprises coupled, rotational movement-transmitting functional elements in the form of the main carrier wheel 19 that with the planet wheels 20 is coupled. The transmission ratio between the main carrier wheel 19 and the planet wheels 20 is set to close the trajectory 27 during the coating of a single layer is avoided. The gear ratio is defined as the quotient of revolutions around the substrate support rotation axis 18 or planetary axis per unit time, to revolutions around the main axis of rotation 16 per time unit. Are the main carrier wheel 19 and the planet wheels 20 , as in 1 shown as an example, designed as gears, the gear ratio can also be expressed as a tooth ratio. In this case, the transmission ratio is defined as the quotient of the number of teeth Z of the main carrier gear to the number of teeth z of a planetary gear.

Wird beispielsweise ein Übersetzungsverhältnis bzw. Zahnzahlverhältnis von 13/2 gewählt, so schließt sich die Bahnkurve bereits nach zwei Umdrehungen um die Hauptrotationsachse 16. Dieses sollte verhindert werden, wenn die Beschichtung einer Einzelschicht länger als zwei Umdrehungen um die Hauptrotationsachse 16 dauert. In diesem Fall würde sich nämlich bereits nach zwei Umdrehungen die Bahnkurve wiederholen, und die bereits mit maximaler Beschichtungsrate beschichteten Bereiche entlang dieser Bahnkurve würden erneut mit maximaler Beschichtungsrate bedampft werden. Wählt man jedoch beispielsweise ein Übersetzungsverhältnis von 131/19, so schließt sich die Bahnkurve erst nach 19 Umdrehungen um die Hauptrotationsachse 16. Die Beschichtung einer Einzelschicht ist nach 19 Umdrehungen um die Hauptrotationsachse jedoch in vielen Fällen bereits abgeschlossen. Es sind auch beliebig andere Übersetzungsverhältnisse einstellbar, die gewährleisten, dass die Bahnkurve 27 während der Beschichtung einer Einzelschicht nicht geschlossen wird. Das Übersetzungsverhältnis Z/z wird so gewählt, dass der kleinste ganzzahlige Nenner des Übersetzungsverhältnisses größer oder maximal gleich der Anzahl von Umdrehungen um die Hauptrotationsachse ist, die bei der Herstellung einer Einzelschicht zu durchlaufen sind.If, for example, a transmission ratio or tooth ratio of 13/2 is selected, then the trajectory already closes after two revolutions around the main axis of rotation 16 , This should be prevented if the coating of a single layer is longer than two turns around the main axis of rotation 16 lasts. In this case, after just two revolutions, the trajectory would repeat itself, and the areas already coated at maximum coating rate along this trajectory would again be vapor-deposited at maximum coating rate. If one chooses, for example, a gear ratio of 131/19, the trajectory closes after 19 revolutions around the main axis of rotation 16 , However, the coating of a single layer is already completed in many cases after 19 revolutions around the main axis of rotation. There are also arbitrary other ratios adjustable, which ensure that the trajectory 27 during the coating of a single layer is not closed. The gear ratio Z / z is chosen so that the smallest integer denominator of the gear ratio is greater than or equal to at most the number of revolutions around the main axis of rotation to be traversed in the production of a single layer.

Die Steuereinrichtung besitzt ferner eine Steuereinheit, die im wesentlichen aus der Nebenantriebswelle 21 mit dem Nebenantriebsrad 22, dem Zwischenrad 23 bzw. oberen Triebstockrad und dem Hauptträgerrad 19 bzw. unteren Triebstockrad besteht. Dadurch kann eine von der Hauptantriebsdrehbewegung unabhängige Nebenantriebsdrehbewegung eingeleitet werden. Die Kinematik des Planetenantriebes stellt sich dann wie folgt dar:
Das Zahnrad 14 der Hauptantriebswelle 12 überträgt die Hauptantriebsdrehbewegung von der Hauptantriebswelle 12 über das mit der Hauptträgerwelle 30 starr verbundene Zahnrad 15 auf die im Beispiel als Hohlwelle ausgeführte Hauptträgerwelle 30 des Haupt- bzw. Planetenträgers 13. An der Hauptträgerwelle 30 befindet sich der Hauptträger 13 bzw. Planetenträger, auf dem ein Lagergehäuse 28 fest verschraubt ist, das die mit dem Planeten und dem Planetenrad 20 starr verbundene Substratträgerrotationswelle 18 drehbar gelagert aufnimmt. Eine Drehbewegung der Hauptantriebswelle 12 bewirkt dadurch eine Drehbewegung des Hauptträgers 13 und ein Abrollen des Planetenrades 20 am Hauptträgerrad 19 bzw. Triebstockrad 19. Diese Abrollbewegung resultiert sowohl in einer ausschließlich durch das Übersetzungsverhältnis von Zahnrad 14 zu Zahnrad 15 bestimmte Kreisbewegung der Substratträgerrotationsachse 18 um die Hauptrotationsachse 16, als auch in einer Drehbewegung des Planeten mit dem daran befestigten Substrat 25 um seine eigene Substratträgerrotationsachse 18, deren Winkelgeschwindigkeit bestimmt ist durch das Übersetzungsverhältnis von Hauptträgerrad 19 und Planetenrad 20. Zusätzlich wird eine von der Nebenantriebswelle 21 ausgelöste Nebenantriebsdrehbewegung über das an der Nebenantriebswelle 21 starr befestigte Nebenantriebsrad 22 auf das Zwischenrad 23 bzw. obere Triebstockrad übertragen, das mit dem Hauptträgerrad 19 bzw. unteren Triebstockrad verschraubt oder verstiftet ist, so dass unteres und oberes Triebstockrad 19, 23 zueinander nicht verdrehbar sind, das gesamte Triebstockrad jedoch drehbar am Hauptträger gelagert ist. Vom Hauptträgerrad 19 bzw. unterem Triebstockrad aus wird die Nebenantriebsdrehbewegung auf das Platenrad 20 übertragen. Auch hierbei ist die Winkelgeschwindigkeit des Planeten durch das Übersetzungsverhältnis von Triebstockrad 19 und Planetenrad 20 gegeben. Es ergeben sich somit zwei voneinander unabhängig steuerbare Bewegungen, die sich additiv zu einer Gesamtdrehbewegung des Substratträgers 17 bzw. Planeten überlagern. Diese Bewegungen können so gesteuert werden, dass verhindert wird, dass die Bahnkurve 27 während der Beschichtung einer Einzelschicht geschlossen wird.The control device also has a control unit, which essentially consists of the auxiliary drive shaft 21 with the auxiliary drive wheel 22 , the intermediate wheel 23 or upper drive wheel and the main carrier wheel 19 or lower drive wheel. As a result, independent of the main drive rotary motion PTO rotary motion can be initiated. The kinematics of the planetary drive is then as follows:
The gear 14 the main drive shaft 12 transmits the main drive rotary motion from the main drive shaft 12 about that with the main carrier wave 30 rigidly connected gear 15 on the example in the form of a hollow shaft main carrier shaft 30 of the main or planet carrier 13 , At the main carrier shaft 30 is the main carrier 13 or planet carrier, on which a bearing housing 28 is firmly screwed, that with the planet and the planetary gear 20 rigidly connected substrate carrier rotation shaft 18 rotatably mounted receives. A rotary motion of the main drive shaft 12 thereby causes a rotational movement of the main carrier 13 and a rolling of the planetary gear 20 on the main carrier wheel 19 or Triebstockrad 19 , This rolling movement results in both exclusively through the gear ratio of gear 14 to gear 15 certain circular motion of the substrate support rotation axis 18 around the main axis of rotation 16 , as well as in a rotational movement of the planet with the attached substrate 25 around its own substrate carrier rotation axis 18 whose angular velocity is determined by the transmission ratio of the main carrier wheel 19 and planetary gear 20 , In addition, one of the PTO shaft 21 triggered PTO rotary motion on the at the PTO shaft 21 rigidly fixed auxiliary drive wheel 22 on the idler 23 or upper drive wheel transferred to the main carrier wheel 19 or lower drive wheel is bolted or pinned, so that lower and upper drive wheel 19 . 23 are not rotatable to each other, the entire Triebstockrad but is rotatably mounted on the main carrier. From the main carrier wheel 19 or lower drive wheel off the sub-drive rotary motion on the Platenrad 20 transfer. Again, the angular velocity of the Planets through the gear ratio of Triebstockrad 19 and planetary gear 20 given. This results in two mutually independently controllable movements, which are additive to a total rotational movement of the substrate carrier 17 or superimpose planets. These movements can be controlled so that the trajectory is prevented 27 during the coating of a single layer is closed.

Die dabei entstehende Bahnkurve 27 in Form einer Zykloide lässt sich folgendermaßen darstellen: X = r·m·cos(ωt) – r·cos(m·t(ω + ω')) Y = r·m·sin(ωt) – r·sin(m·t(ω + ω')) The resulting trajectory 27 in the form of a cycloid can be represented as follows: X = r * m * cos (ωt) -r * cos (m * t (ω + ω ')) Y = r × m × sin (ωt) -r × sin (m × t (ω + ω '))

In diesen Gleichungen ist r der Durchmesser des kleinen Kreises, also des Planetenrades 20, m kann durch den Quotient Z/z ausgedrückt werden, wobei Z und z die Zahnzahlen des Hauptträgerrades bzw. Planetenträgerrades sind. Ist das Verhältnis m ganzzahlig, so besteht die Kurve aus m zusammenhängenden Bögen, andernfalls überschneiden die Bögen einander. ω ist die Winkelgeschwindigkeit des Hauptantriebs 30 bzw. des Hauptträgers 13, ω' ist die Winkelgeschwindigkeit des Nebenantriebs, t ist die betrachtete Zeit. Die Bahnkurve 27 kann somit abhängig von der Wahl von ω' offengehalten werden, wobei ω' durch den Nebenantrieb beliebig eingestellt und gegebenenfalls stufenlos verstellt werden kann.In these equations, r is the diameter of the small circle, that is, the planetary gear 20 , m can be expressed by the quotient Z / z, where Z and z are the numbers of teeth of the main carrier wheel or planet carrier wheel. If the ratio m is an integer, then the curve consists of m connected arcs, otherwise the arcs overlap one another. ω is the angular velocity of the main drive 30 or the main carrier 13 , ω 'is the angular velocity of the auxiliary drive, t is the time considered. The trajectory 27 can thus be kept open depending on the choice of ω ', where ω' can be set arbitrarily by the power take-off and optionally continuously adjusted.

Claims

Process for coating substrates ( 25 ) for optical components in one with a planetary drive ( 11 ), in which the substrates ( 25 ) with the help of the planetary drive ( 11 ) with respect to a coating source ( 24 ) are moved by means of a main drive rotary movement, wherein: - one substrate each ( 25 ) on a substrate carrier ( 17 ) of the planetary drive ( 11 ) is attached; The substrates around substrate support rotation axes ( 18 ) are rotated; The substrate carriers ( 17 ) about a main axis of rotation ( 16 ) of the planetary drive are rotated; and - the coating is carried out so that on each substrate ( 25 ) creates a rotationally symmetric coating; wherein - a to avoid a repetition of the geometric relative constellation between material source ( 24 ) and substrate surface suitable transmission ratio between rotary motion-transmitting functional elements ( 14 . 15 . 19 . 20 ) of the planetary drive ( 11 ), the transmission ratio is defined as the quotient of the number of self-rotations of a substrate carrier ( 17 ) about its substrate carrier rotation axis ( 18 ) per unit of time to the number of revolutions of the substrate carrier ( 17 ) around the main axis of rotation ( 16 ) per unit of time, and - the gear ratio is chosen such that the smallest integer denominator of the gear ratio is greater than or equal to at most the number of revolutions around the main axis of rotation ( 16 ) which are to be passed through in the production of a single layer, whereby - the substrates ( 25 ) with respect to the coating source ( 24 ) are moved so that a repetition of a geometric relative constellation between coating source ( 24 ) and substrate surface is avoided at least during the coating of a single layer, characterized in that - the coating source ( 24 ) on the main axis of rotation ( 16 ), and that - the substrates ( 25 ) are driven independently of their main drive rotational movement by a Nebenantriebsdrehbewegung, wherein the repetition of the geometric relative constellation between the material source (by the superposition of Hauptantriebsdrehbewegung and Nebenantriebsdrehbewegung a ( 24 ) and substrate surface avoiding total rotational movement is performed.

Method according to claim 1, characterized in that that the gear ratio is in Range of ± 5 up to ± 10, in particular in the range of ± 6,51 to ± 7.99 lies.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the geometric relative constellation a trajectory ( 27 ), along which the substrate surface is coated at maximum coating rate, wherein during the coating of a single layer the same trajectory is traversed at most once, and wherein preferably between successive trajectory sections a local offset is set on the substrate surface.

Method according to claim 3, characterized in that the trajectory ( 27 ) is passed through at most once during an entire, in particular the production of several, superimposed individual layers coating duration.

Method according to one of claims 3 or 4, characterized in that a type of trajectory ( 27 ) is selected from the group with cycloid and orbit.

Method according to one of claims 3 to 5, characterized in that the transmission ratio is chosen so that the trajectory ( 27 ) at least during the production of a single layer, in particular during the production of entire coating or only after more than two revolutions around the main axis of rotation ( 16 ) is closed.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized that a rotational speed of the auxiliary drive movement is continuously adjusted becomes.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that substrates ( 25 ) whose substrate surface is highly curved, wherein preferably the amount of the ratio between the diameter and the radius of curvature of the substrate surface is greater than 2/3.

Coating plant for coating substrates ( 25 ) for optical components, in particular for coating substrates ( 25 ) with curved coating surfaces, with - a planetary drive ( 11 ) for moving the substrates ( 25 ) during the coating, wherein - the planetary drive ( 11 ) one around a main axis of rotation ( 16 ) rotatable main carrier ( 13 ) and a plurality of relative to the main carrier ( 13 ) about substrate carrier rotation axes ( 18 ) rotatable substrate carrier ( 17 ), each for supporting a substrate ( 25 ), wherein - a substrate surface ( 26 ) of the substrate ( 25 ) in a geometric relative constellation to a coating source ( 24 ) and from the coating source ( 24 ) is coatable during a coating process in such a way that a rotationally symmetrical coating is produced, wherein - at least one control device is provided for controlling the coating process, - the control device is coupled with one another, rotary motion-transmitting functional elements ( 14 . 15 . 19 . 20 ) of the planetary drive ( 11 ) which is used to avoid the repetition of the geometrical relative constellation between the coating source ( 24 ) and substrate surface ( 26 having a trained transmission ratio, the transmission ratio is defined as the quotient of the number of revolutions of a substrate carrier about its substrate carrier rotation axis ( 18 ) per unit of time to the number of revolutions of the substrate carriers about a main axis of rotation ( 16 ) per unit time, and - the gear ratio is chosen so that the smallest integer denominator of the gear ratio is greater than or equal to at most the number of revolutions around the main axis of rotation to be traversed in the production of a single layer, whereby - a repetition of a geometric relative constellation between Coating source ( 24 ) and substrate surface ( 26 ) is avoided at least during the coating of a single layer, characterized in that - the control device, a control unit for initiating a PTO rotary motion on the substrate holder ( 17 ), wherein the PTO rotational movement independent of one by a rotational movement of a main drive shaft ( 12 ) of the planetary drive ( 11 ) Main drive rotary motion is controllable.

Coating plant according to claim 9, characterized in that that the gear ratio is in Range of ± 5 up to ± 10, in particular in the range of ± 6,51 to ± 7.99 lies.

Coating installation according to one of claims 9 or 10, characterized in that the transmission ratio of the control device is set or adjustable such that a by the geometric relative constellation between coating source ( 24 ) and substrate surface ( 26 ) certain trajectory ( 27 ) or only after more than two revolutions around the main axis of rotation ( 16 ) closed is.

Coating installation according to one of Claims 9 to 11, characterized in that the functional elements are connected to a main carrier shaft ( 30 ) of the planetary drive ( 11 ) arranged main carrier wheel ( 19 ) and at least one planetary gear coupled thereto ( 20 ).

Coating plant according to one of claims 9 to 12, characterized in that the functional elements as gears or Friction wheels formed are.

Coating plant according to one of Claims 9 to 13, characterized in that the control unit has a secondary drive shaft ( 21 ) for transmitting the PTO rotary motion and one on the PTO shaft ( 21 ) arranged auxiliary drive wheel ( 22 ), which is connected to the main carrier wheel ( 19 ), the main carrier wheel ( 19 ) rotatably on the main carrier shaft ( 30 ) is stored.

Coating plant according to claim 14, characterized in that the auxiliary drive wheel ( 22 ) via a PTO rotary motion from the PTO wheel ( 22 ) on the main carrier wheel ( 19 ) transmitting intermediate wheel ( 23 ) with the main carrier wheel ( 19 ) is coupled.

Coating plant according to claim 15, characterized in that the intermediate wheel ( 23 ) torsionally stable with the main carrier wheel ( 19 ) connected is.