DE1496558C

DE1496558C - Vacuum evaporation device with a device housed in the receptacle for exchanging test glasses during photometri control of evaporated layers

Info

Publication number: DE1496558C
Authority: DE
Inventors: Josef Prag Knittl Zdenek Przerov Burzil, (Tschechoslowakei)
Original assignee: Laboratorni pnstoje n p , Prag
Publication date: 1972-09-07

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Vakuum-Aufdampfgerät mit einer im Rezipienten untergebrachten Vorrichtung zum Auswechseln von Testgläsern bei der photometrischen Kontrolle aufgedampfter Schichten mit einer außerhalb des Rezipienten angeordneten optischen Meßvorrichtung, deren Strahlengang durch den Rezipienten bis zum Testglas verläuft.The present invention relates to a vacuum evaporation device with one housed in the recipient Device for changing test glasses during photometric control of vapor-deposited Layers with an optical measuring device arranged outside the recipient, whose beam path runs through the recipient to the test tube.

Beim Aufdampfen von mehreren Schichten muß für jede Schicht jeweils ein neues Testglas für die Kontrolle der Schichtstärke benutzt werden, damit die einzelnen Schichtstärken mit Hilfe eines optischen Strahlenganges, in welchem ein Interferenzfilter angeordnet ist, geprüft werden können.If several layers are vapor-deposited, a new test glass must be used for each layer Control of the layer thickness can be used so that the individual layer thicknesses with the help of an optical Beam path in which an interference filter is arranged can be checked.

Die bisher bekannten Einrichtungen für die photometrische Kontrolle von im Vakuum aufgedampften dünnen Schichten, bei denen die Vorrichtung zur Auswechslung der Testgläser verwendet wird, sind derart ausgeführt, daß die Achse des Meßlichtstrahlenbündels entweder senkrecht zur Ebene des Testglases verläuft, auf welches die Lichtstrahlen auffallen, oder von dieser Vertikalen abgelenkt ist, jedoch stets derart, daß sich der Einfallwinkel im Bereich zwischen 0 bis 15°, gemessen von dieser Vertikalen (Normalen) befindet. Die Wahl eines größeren Einfallwinkels würde nämlich eine Verzerrung der gemessenen Werte bedeuten,* während im Bereich des Einfallwinkels von 0 bis 15° der Einfluß der Ablenkung von der Vertikalen auf den Ergebniswert vernachlässigt werden kann. The previously known devices for the photometric control of vacuum-deposited thin layers in which the device is used to change the test glasses designed such that the axis of the measuring light beam is either perpendicular to the plane of the Test glass runs on which the light rays fall or is deflected from this vertical, but always in such a way that the angle of incidence is in the range between 0 to 15 °, measured from this vertical (Normal) is located. Choosing a larger angle of incidence would result in a distortion of the measured values mean * while in the range of the angle of incidence from 0 to 15 ° the influence the deflection from the vertical on the result value can be neglected.

Bei den bisher bekannten Einrichtungen zur photometrischen Kontrolle von im Vakuum aufgedampften dünnen Schichten werden die Vorrichtungen zur Auswechslung der Testgläser in verschiedener Weise ausgeführt, stets jedoch derart, daß ihre Befestigung im Rezipienten des Vakuum-Aufdampfungsgerätes sowie das mit ihnen fest verbundene Kontrollfenster fest ist, das bedeutet, daß ihr Abstand von der Aufdampfungsquelle unveränderlich ist, insoweit ihre Form für den gegebenen Messungsfall als fest angenommen wird. Wie auch die Gläser vor dem Kontrollfenster gewechselt werden mögen, stets bleibt der Abstand der Gläser im Kontrollfenster von der Aufdampfquelle der gleiche.In the previously known devices for the photometric control of vacuum-deposited Thin layers are the devices for changing the test glasses in various ways executed, but always in such a way that their attachment in the recipient of the vacuum vapor deposition device as well as the control window firmly connected to them is fixed, which means that their distance from the vapor deposition source is unchangeable insofar as its shape is assumed to be fixed for the given measurement case will. How the glasses are changed in front of the inspection window always remains the same the distance between the glasses in the inspection window and the vapor deposition source is the same.

Dieser gleichbleibende Abstand macht es erforderlich, daß bei der Aufdampfung verschieden starker Schichten verschiedene Interferenzfilter im Strahlengang angeordnet werden müssen. Will man nun verschiedene Schichten mit unterschiedlicher Schichtstärke auftragen, so braucht man entsprechend viele Interferenzfilter. Durch das Auswechseln der Interferenzfilter leidet naturgemäß die Genauigkeit der einzelnen Schichtstärken zueinander, insbesondere dann, wenn diese Unterschiede nur geringfügig sein sollen.This constant distance makes it necessary that different degrees of strength in the vapor deposition Layers of different interference filters must be arranged in the beam path. Do you want different ones? Applying layers with different thicknesses, you need accordingly many Interference filter. By changing the interference filter, the accuracy of the will naturally suffer individual layer thicknesses to one another, especially if these differences are only minor should.

Die vorliegende Erfindung schafft nun eine Möglichkeit, um mit hoher Genauigkeit geringfügige Unterschiede in den Schichtstärken herzustellen, aber auch Schichtstärkenunterschiede größerer Art mit derselben Genauigkeit zu erhalten.The present invention now provides a way to with high accuracy minor Produce differences in the layer thicknesses, but also with layer thickness differences of a greater kind to get the same accuracy.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß die Stärke einer aufgedampften Schicht mit dem Quadrat der Entfernung von der Aufdampfquelle sinkt. Sie nutzt diese Erkenntnis zur Herstellung verschieden großer Schichtstärken mit ein und demselben Interferenzfilter.The invention is based on the knowledge that the thickness of a vapor-deposited layer with the The square of the distance from the evaporation source decreases. She uses this knowledge for the production in different ways large layer thicknesses with one and the same interference filter.

Die Erfindung besteht darin, daß die Vorrichtung zum Auswechseln der Testgläser im Rezipienten zur Änderung des Abstandes des jeweiligen Testglases von der Aufdampfquelle verschiebbar und verstellbar im Strahlengang der optischen Meßvorrichtung angeordnet ist.The invention consists in that the device for exchanging the test glasses in the recipient for Change of the distance of the respective test glass from the vapor deposition source can be shifted and adjusted is arranged in the beam path of the optical measuring device.

Hierdurch wird es möglich, das in der Vorrichtung zum Auswechseln der Testgläser angeordnete Kontrollfenster auf verschiedene Abstände von der Aufdampfquelle einzustellen. Wird nun auf das Testglas eine Schicht von der Stärke einer Wellenlänge des benutzten Lichtes aufgedampft, so ist die aufgedampfte Schichtstärke auf den zu bedampfenden Objekten geringer als eine Wellenlänge, wenn der Abstand des Testglases von der Aufdampfungsquelle größer ist als der Abstand des zu bedampfenden Objektes. Die Schichtstärke auf dem zu bedampfenden Objekt ist jedoch größer als eine Wellenlänge, wenn der Abstand des Testglases von der Aufdampfquelle kleiner ist als der Abstand des zu bedampfenden Objektes. Die Schichtstärkenunterschiede entsprechen den Quadraten der Entfernungen. Hierdurch lassen sich feinste Unterschiede mit hoher Genauigkeit erreichen.
Zweckmäßig ist es, zur Einhaltung der erforderliehen Genauigkeit darauf zu achten, daß in den Randlagen der Verstellbarkeit der Vorrichtung zum Auswechseln von Testgläsern die Strahlen des Meßstrahlenbündels in einem Winkel von weniger als 15° zur Normalen liegen.This makes it possible to set the control window arranged in the device for exchanging the test glasses to different distances from the vapor deposition source. If a layer with the strength of one wavelength of the light used is vapor-deposited onto the test glass, the vapor-deposited layer thickness on the objects to be vapor-deposited is less than one wavelength if the distance between the test glass and the vapor-deposition source is greater than the distance from the object to be vapor-deposited. However, the layer thickness on the object to be vaporized is greater than a wavelength if the distance between the test glass and the vapor deposition source is smaller than the distance from the object to be vaporized. The differences in layer thickness correspond to the squares of the distances. This allows the finest differences to be achieved with a high degree of accuracy.
In order to maintain the required accuracy, it is expedient to ensure that the rays of the measuring beam are at an angle of less than 15 ° to the normal in the edge positions of the adjustability of the device for exchanging test glasses.

Ausführungsbeispiele der photometrischen Meßeinrichtung, einschließlich der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind schematisch in den Zeichnungen veranschaulicht.Embodiments of the photometric measuring device, including that of the invention Apparatus are illustrated schematically in the drawings.

Fig. 1 stellt eine photometrische Meßeinrichtung einschließlich der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar, bei welcher der Einfallwinkel der Achse des Meßstrahlenbündels auf das Testglas 0° beträgt, gemessen von der Normalen;Fig. 1 shows a photometric measuring device including the device according to the invention represents, at which the angle of incidence of the axis of the measuring beam on the test glass is 0 °, measured from the normal;

F i g. 2 stellt eine ähnliche Einrichtung vor, bei welcher der Einfallwinkel der Achse des Meßstrahlenbündels auf das Testglas größer ist als 0°, im Grenzfall 15°.F i g. Figure 2 presents a similar device in which the angle of incidence of the axis of the measuring beam on the test glass is greater than 0 °, in the borderline case 15 °.

Die in den Abbildungen dargestellten photometri-The photometric data shown in the figures

sehen Einrichtungen sind an den Arbeitsraum des Vakuum-Aufdampfungsgerätes angeschlossen, welcher durch den Rezipienten 1 und die Grundplatte 2 begrenzt ist. Sie bestehen aus der Weißlichtquelle 3, einem Kondensor 4, Interferenzfiltern 5, photoempfindlichen Elementen 6, dem zu messenden Testglas 7 und der eigentlichen Vorrichtung 8 für die Auswechslung der Testgläser. Bei der Einrichtung gemäß F i g. 1 gelangt außerdem ein halbdurchlässiger Spiegel 9 zur Anwendung. In beiden Figuren sind weiter die zur Vakuum-Aufdampfung bestimmten Gegenstände 10 und die Aufdampfungsquellen 11 eingezeichnet. Den Vorschub der Vorrichtung 8 für die Auswechslung der Testgläser ermöglicht ein Betätigungsglied 12. Der Mechanismus, welcher die allmähliche Auswechslung der Testgläser ermöglicht, ist für die Funktionserläuterung der erfindungsgemäßen Einrichtung unwesentlich und ist daher der Einfachheit halber nicht eingezeichnet.See facilities are connected to the working space of the vacuum evaporation device, which is limited by the recipient 1 and the base plate 2. They consist of the white light source 3, a condenser 4, interference filters 5, photosensitive elements 6, the test glass to be measured 7 and the actual device 8 for exchanging the test glasses. When setting up according to FIG. 1, a semitransparent mirror 9 is also used. In both figures are also the objects 10 intended for vacuum vapor deposition and the vapor deposition sources 11 is drawn. The advance of the device 8 for exchanging the test glasses enables a Actuator 12. The mechanism that enables the test glasses to be gradually changed, is insignificant for the functional explanation of the device according to the invention and is therefore the Not shown for the sake of simplicity.

Die Achse des Meßbündels der auf das Testglas auffallenden Lichtstrahlen ist mit dem Bezugszeichen 13 bezeichnet, die Vorschubrichtung der Vorrichtung für die Auswechslung der Testgläser mit dem Bezugszeichen 14. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 ist der Einfallswinkel der Achse des Meß-Strahlenbündels senkrecht zur Ebene des Testglases und die Vorschubrichtung 14 der Vorrichtung für die Auswechslung der Testgläser ist vorteilhaft parallel zu dieser Achse. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 ist der Enfallswinkel der Achse des Meßbündels der Lichtstrahlen in einem Bereich zwischen 0 und 15° und die Vorschubrichtung 14 der Vorrichtung für die Auswechslung der Testgläser ist vorteilhaft parallel zu irgendwelcher der Lagen der Achse des Meßstrahlenbündels im angeführten Bereich des Einfallswinkels 0 bis 15° von der Senkrechten (Normalen).The axis of the measuring beam of the light rays incident on the test glass is denoted by the reference symbol 13 denotes the direction of advance of the device for exchanging the test glasses with the reference symbol 14. In the embodiment according to FIG. 1 is the angle of incidence of the axis of the measuring beam perpendicular to the plane of the test glass and the feed direction 14 of the device for the replacement of the test glasses is advantageously parallel to this axis. In the embodiment according to FIG. 2 is the angle of incidence of the axis of the measuring beam of the light rays in a range between 0 and 15 ° and the feed direction 14 of the device for changing the test glasses advantageously parallel to any of the positions of the axis of the measuring beam in the stated area the angle of incidence 0 to 15 ° from the vertical (normal).

Aus den dargestellten Ausführungsbeispielen der photometrischen Einrichtungen geht hervor, daß die Vorrichtung zur Auswechslung der Testgläser gemäß der Erfindung und damit auch das zu messende Testglas in eine beliebige, vorher wählbare Entfernung von der Mitte der früher erwähnten gedachten Kugelfläche eingestellt werden können, auf welcher die zur Vakuum-Aufdampfung bestimmten Gegenstände liegen. Bei verschiedenen Entfernungen von der Mitte dieser Kugelfläche und daher auch bei verschiedenen Entfernungen — bei rotierenden Gegenständen ist die Durchschnittsentfernung erwogen — von der Aufdampfungsquelle ist auch die Dicke der aufgetragenen Schichten auf den zur Vakuum-Aufdampfung bestimmten Gegenständen und auf dem Testglas verschieden. Bei Erfüllung der Forderungen an eine genügende Höhe des Vakuums im Arbeitsraum u. dgl. ist der Unterschied der Dicken proportional dem Unterschied der Quadrate der Entfernungen des Testglases und der aufzudampfenden Gegenstände von der Verdampfungsquelle. Wenn die Dicke unterschiedlich ist, so ist auch die optische Eigenschaft der Schichten unterschiedlich, das bedeutet auch das Extrem der Durchlässigkeit oder Reflexionsfähigkeit, welches für eine andere Wellenlänge des Lichtes bei den Gegenständen eintritt und für eine andere Wellenlänge des Lichtes beim Testglas. Das Extrem der Durchlässigkeit oder Reflexionsfähigkeit der Schichten an den Gegenständen tritt daher für eine andere Wellenlänge des Lichtes ein als die Durchlässigkeit des verwendeten Interferenzfilters. Durch geeignete Wahl der Lageeinstellung des Testglases und durch Verwendung eines einzigen Interferenzfilters kann daher das Auftragen von Schichten auf Gegenstände mit extremen optischen Eigenschaften für verschiedene Wellenlängen des Lichtes erreicht werden.From the illustrated embodiments of the photometric devices it can be seen that the Device for changing the test glasses according to the invention and thus also the test glass to be measured in any, previously selectable distance from the center of the previously mentioned imaginary spherical surface can be set on which the objects intended for vacuum evaporation lie. At different distances from the center of this spherical surface and therefore also at different Distances - in the case of rotating objects, the average distance is considered - of the vapor deposition source is also the thickness of the layers applied to the vacuum deposition different objects and on the test glass. When fulfilling the requirements With a sufficient level of vacuum in the work space and the like, the difference in thicknesses is proportional to the difference in the squares of the distances of the test glass and the objects to be evaporated from the evaporation source. When the thick is different, the optical properties of the layers are also different, that means also the extreme of transmittance or reflectivity, which is for another wavelength of the Light enters the objects and a different wavelength of light enters the test glass. The Extreme the permeability or reflectivity of the layers on the objects therefore occurs for a different wavelength of light than the transmittance of the interference filter used. By suitable choice of the position setting of the test glass and by using a single interference filter can therefore be the application of layers on objects with extreme optical properties for different wavelengths of light can be achieved.

Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Vakuum-Aufdampfung von Schichten mit den geforderten Extremen der optischen Eigenschaften für verschiedene Wellenlängen, z. B. im ganzen Bereich des sichtbaren Spektrums, wird daher eine bedeutend geringere Anzahl von Interferenzfiltern erforderlich als bei den bisher bekannten Einrichtungen.By using the device according to the invention in the vacuum deposition of Layers with the required extremes of optical properties for different wavelengths, z. B. in the whole range of the visible spectrum, therefore a significantly lower number of Interference filters required than with the previously known devices.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Vacuum on steam device with a device housed in the recipient for replacement of test glasses in the photometric control of vapor-deposited layers with one arranged outside the recipient optical measuring device, the beam path of which runs through the recipient to the test glass, characterized in that the device for exchanging the test glasses in the recipient to change the distance of the respective test glass from the vapor deposition source displaceable and adjustable in the beam path of the optical measuring device is arranged.

2. Vacuum evaporation device according to claim 1, characterized in that in the edge layers the adjustability of the device for exchanging test glasses, the rays of the measuring beam lie at an angle of less than 15 ° to the normal.