DE1615288A1 - Verfahren und Vorrichtung zur im Vakuum erfolgenden Ablagerung duenner Schichten auf Glas und anderen Materialien - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE . MQiLER-BORe . DJPL.-tNG. GRALFS

DR. MANiTZ - DR. DEUFEL

ft WONCHEM 22, ROBERt-KOCIfSTR. 1

TELEFON 22S110

München, den Ή= September 1967 '- G 165a

166» Chaussee de la Hulpe,

Belgien

Verfahren und Vorrichtung fcur im Vakuum erfolgenden Ablagerung dünner Schichten auf Glas und anderen Materialien

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Oberflächenbeachichtung voa Gegenständen durch im Vakuum erfolgende Ablagerung von Beschichtungs- biv_o Überzugsmaterialien.

ist bekannt, Gegenstände in der Weise zu benöhiclit;=», daß sie in einem Gefäß gegenüber einer Quelle angeordnet werden, aus der Atome oder Moleküle der aufzubringenden Substanz emittiert werden, wobei die Emission entweder

durch thermische Vei-äaapi ung oder_durch Kathoden» era taubung

Insbesondere betrifft die Erfindung die unter Vakuum erfolgende Ablagerung von aufeinanderfolgenden Überzüge-Schichten, die übereinander angeordnet sind*

Geaäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Bildung wenig«· stens zweier verschiedener, übereinander angeordneter Schichten auf einer Fläche eines Gegenstandee geschaffen« bei dem die Ablagerung im Vakuum erfolgt und verschiedene Quellen zw? Etoissicra. von. Atomen oder Kolekiilen für verschiedene Überzugeschichten verwendet werden und die Fläche sowie die E&Issiansquelle während der Ablagerung stitfcioöis? sind, wbei die Übersugsschichten in de* gleichen Egsmer ohne llB^i^breeauBg des darin «orliandeiien -

• Ta^ßps sswisclieii der Älsgerung von auf einsnderfolgenden ; Schichten gebildet werden, während nach dea Aufbringen einer ÜberÄUgsschicht die Emissionsquellen relativ zu dem derart verschoben werden, daß während des Auffus ^x* näehstea Schicht die Saissiojiqueile for diese die gleiche Q&ez im wesentlichen die gleiche gegen-

aeitige Β©»1©ϊ?λϊα^ 55« der m Übergiefeenden Fläche eimnimmt» i Emissionsquelle für die

Der AuBdruck "gegenseitige Beziehung" besieht sich auf eine räumliche Beziehung, die unabhängig von dem Abstand der Eaißßionsquelle von der Haumfläche ist, ,au* die die ÜbersugBßUbstans abzulagern ist* Eine Änderung der gegenseitigen Beziehung hat eine Aaderung der Lage auf der Besahichtungsflache dort nur Folge, wo diese Fläche fm der Achse eines imaginär en "Strahles" von Atomen oder Molekülen von der Emissionsquelle geschnitten wird. Wenn beispielsweise die lütte der Emissionsquelle und einer zu beschichtenden festen fläche auf einer geneineaiien Achse senkrecht zu dieser fläche liegen, dann hat eine Änderung des gegenseitigen Abstands von iäaisslonsquelle lind Fläche entlang dieser Achse keine Änderung der gegenseitigen Beziehung aur Folge«

Gemäß der Erfindung >/ird auch eiiio Vorrichtung aur Durchführung des angeführten ITe^fahrens geschaffen. Biese Vorrichtung besteht aus einer Karamer, in der ein Teilvakuum aufrechterhalten werden kann, Einrichtungen sum Saiten eines zu beschichtenden Gegerisöendes, einem oder mehreren Schlitten, welche getrennte ilengen an Dberzugesubstanzen innerhalb der Kammer unter Bedingungen tragen, bei denen Atome oder lioleküle zur Ablagerung auf dem Gegenstand emittiert werden, sowie Einrichtungen, mittels der der Schlitten oder die Schlitten unter Aufrechterhaltung

eines Tel IVakuums in der Kammer relativ zu einem von den Halteeinrichtungen getragenen Gegenstand verschiebbar 1st bzw. sind, um zu ermöglichen, daß die Überzugssubstanzmengen in verschiedener Weise nacheinander eine Standard-Betriebsstellung relativ zu einem zu beschichtenden Gegenstand oder nacheinander Betriehestellungen mit der gleichen gegenseitigen Beziehung zu einer Fläche einnehmen können.

Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung kann in der Weise ausgelegt sein, daß sie zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Beschichtungsverfahrens und zur Durchführung anderer Beschichtungetechniken geeignet let« Beispielewelse kann die Vorrichtung derart auegelegt werden, daß ein zu beschichtendes zusammenhängendes Materialband durch die Vakuumkammer unter Aufrechterhaltung eines Teilvakuums geführt werden kann und dabei aufeinanderfolgende Teile des Bandes mit Materialien beschichtet werden können, die von verschiedenen Quellen emittiert werden, welche nacheinander in eine Standard-Betriebeetellung in der Kammer gebracht werden. -

Die durch die Erfindung erbrachten Vorteile werden offensichtlich, wenn ein spezielles Anwendungebeispiel, nämlich die Bildung eines Mehrechichtenübereugs auf einer Glasplatte zur Herstellung eines Interferenzfilters betrachtet

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virdo Werden derartige Filter durch Ablagerung von Überzugsschichten unter Vakuum in vorhandenen Vorrichtungen zur Vakuumbeschichtung hergestellt, so tritt beim Auswechseln einer Beschichtungssubstanzquelle durch eine andere ein Zeitverlust auf, und dieser Zeitverlust ist beträchtlich, da diese Auswechslung von Quellen eine Unterbrechung des Teilvakuuiss. und einen Wiederaufbau dieses Vakuums erfordert, bevor die Beschichtung wieder beginnen kann» Es wurde bereits vorgeschlagen, verschiedene Quellen mit Überzugssubstanzen an verschiedenen Betriebsstöllungen in der Kammer vorher anzuordnen, aber dies hat sich in der Praxis als unzufriedenstellend erwiesen, da die dünnen Schichten des Interferenzfilters nicht mit dem erforderlichen hohen Maß an Gleichmäßigkeit hergestellt werden können. Dieses Problem vdrd dadurch ge-> löst, daß die verschiedenen Schichten von Quellen aufgebracht werden, welche bezüglich der au beschichtenden Fläche die gleiche gegenseitige Beziehung einnehmen, wobei es mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich ist, diese Lösung ohne Unterbrechung des Teilvakuums und der nacheinander auftretenden Verzögerungen in die Praxis umzusetzen.

Die Erfindung ist insbesondere zur Oberflächeribeschichtung von flachen Gegenständen, z.B„ Glasplatten_v bestimmt, wo-

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bei jede Überzugsschicht durch Emission wan, Atomen oder Molekülen aus einer Quelle gebildet wird, die symmetrisch bezüglich einer die zu beschichtende Fläche schneidenden und auf dieser Fläche senkrecht stehenden Mittelachse angeordnet ist ο

Der Schlitten oder die Schlitten für die Beschichtungs-

bzw. können substanzen kann/derart ausgebildet sein, daß eine zur Verdampfung bestimmte Menge oder zur Verdampfung bestimmte Mengen von Metall oder anderen Materialien, ZoB, ein Dielektrikum, getragen und/oder eine Menge oder Mengen von Metall in Form einer Elektrode oder eines Teils einer Elektrode (s.B. als ein Elektrodenüberzug) zum Beschichten von Gegenständen mittels Kathodenzerstäubung gehalten werden kann bzw«, gehalten werden können. Die je» weiligen Schlitten können je nach Fall mil; Einrichtungen zur Zuführung elektrischer Energie für die thermische Verdampfung oder die Kathodenzerstäubung versehen sein. Auf ein und derselben Fläche übereinander angeordnete Schichten können im Vakuum durch verschiedene Techniken aufgebracht werden. So kann beispielsweise eine Schicht durch thermische Verdampfung und eine weitere durch Kathodenzerstäubung aufgebracht werden, und eine gegebene Vorrichtung kann demgemäß mit überzugsmaterial«3uell«n verschiedener Art ausgestattet sein. Der Schlitten oder die

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Schlitten kann bzw. können auch "Reinigungselektroden¹¹ tragen., d*h. Elektroden zur Ausübung einer durch Glimmentladuiig bedingten Reinigtmgewirkung auf eine zu beschichtende Fläche.

Vorzugsweise ist für die verschiedenenBnissionsguellen ein gemeinsamer Schlitten vorgesehen, der zur übereinstimmenden Bewegung der Quellen verschiebbar ist. Der Schlitten kann als entlang einer geraden oder gekrümmten Führungsbahn oder entlang*gerader oder gekrümmter Führungsbahnen verschiebbarer Schlitten ausgebildet sein, lter Schlitten kann jedoch auch von einen Dreht rager gebildet 8 β in* Eine besonite® 9»?t@ilhafte Ausführungsform ei» nee Drehträgere ist derart konstruiert, daß nur getrennte Mengen an tiberzugssuhsianzen an wiakelmäßig bezüglich der Drehachse verteilten Stellen gehalten irei&sn können· Der Schlitten bzw. Träger kann durch einen Schrittschaltmotor angetrieben werden. Die verschiedenen Betriebsstellungen des Schlittens können genau festgelegt werden, z.B. durch Anhalte·* oder Sperreinrichtungen.

Es ist besonders vorteilhaft, einen Drehträger mit im Abstand angeordneten Drehendteilen vorzusehen, zwischen denen sich eine oder mehrere Elektroden zur Kathodenzerstäubung oder ein oder mehrere Behälter für die thermisch

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su verdampfende Überzugssubstanz eratrecken. Kathoden bzw. Behälter verlaufen dabei parallel zur Drehachse dee Trägers. Die Arten von Emissionsquellen an gegebenen Stellungen auf dem Drehträger können dadurch geändert werden, daß die verschiedenen Arten von Emissionsquellen austauschbar ausgebildet werden. Der Drehträger kann in Lagern gelagert sein., die in einander gegenüberliegenden Wänden der Vakuumkammer angebracht sind. Der ^rehträger kann hohle Stummelwellen oder Aohsen aufweisen, und diese können in einen Kühlflüssigkeit«kreis eingeschaltet sein, us durch die Elektroden but Kathodenzerstäubung Kühlmittel eu leiten. An ihrem inneren Bode verschlossene hohle Stummelwellen oder Achsen können jedoch auch zur Aufnahme elektrischer Kontakte sowie zur Aufnahme von Komponenten eines Kühlkreielaufsyatems dienen, so daß diese Kontakte und Elemente von außerhalb der Vakuumkammer zugänglich sind. Wenn die Ablagerung durch thermische Verdampfung einer Substanz aua einem Behälter erfolgen soll, so kann die thermisch zu verdampfende Substanz auch dem Behälter über hohle Achsen oder Stummelwellen zugeführt werden. Mengen an geeigneter zu verdampfender Substanz können dann jederzeit in den Behälter geleitet werden, ohne das Vakuum zu unterbrechen·

Die Emissionsquellen, d.h. die getrennten Mengen an über-BugBsubstanz, werden vorzugsweise von dem Träger oder

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Schlitten in der Weise gehalten, daß die lege einer jeden Quelle unabhängig entsprechend dem geforderten Abstand der Quelle von dem au beschichtenden Gegenstand eingestellt werden kann, wenn die Quelle die Betriebsstellung einnimmt. Dieser gegenseitige Abstand beeinflußt die Dioke der durch die länission gebildeten Ablagerung· Demgemäß kann es erforderlich sein, daß verschiedene Emissionsquellen in verschiedenen Abständen von dem Werkstück angeordnet werden müssen, wenn ein Überzug gebildet werden soll, der aus übereinander angeordneten Schichten von verschiedener Dicke besteht»

Elektrischer Strom kann den Qnissionsquellen über feste Klemmen zugeführt werden, indem an de© Schlitten bzw« an den Schlitten für die Emissionquellen mit diesen Klemmen zusammenarbeitende Kontakte vorgesehen werden. Im Falle einer Elektrodenemissionsquelle können diese Kontakte direkt an der Elektrode angebracht v/erden» Wenn für verschiedene Quellen Ströme mit verschiedener Spannung oder anderen Charakteristiken erforderlich sind, so können verschiedene £>aare von festen Klemmen vorgesehen sein, die mit verschiedenen Stromquellen verbindbar sind, und an jeder Emissionsquellenstellung auf dem Schlitten kann ein Paar von mit diesen Klemmen zusammenarbeitenden Kontakten angebracht sein, die derart ausgebildet oder ange-

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bracht lind, daß aie nur Bit des geeigneten Paar von festen Kontakten in. Berührung konan.

Es kann auch eine Abschirmung vorgesehen sein, üb su verhindern, daß an der Beechichtungestation eaittierte Substanz auf der Quelle oder auf den Quellen mit Übersugsmaterial abgelagert wird, die während dieser Zeit nicht im Betrieb ist bzw. sind. Es ist daher nicht erforderlich, daß die Itaissionsquelien weit voneinander entfernt angebracht werden.

Veitere Einzelheiten und. Vorteile der Erfindung werden im folgendem anhand der Zeichnung erläutert; in dieser neigt:

Figur 1 einen lengsseimitt einer Vakuumkammer mit einer Trägereinrichtung für Gegenstände und drei Quellen mit BescMchtungs- bsw. Oberzugssubstanzen» die

Fig. 2 und 3 einen Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Querschnitt und in Draufsicht, wobei Fig· 2 ei- / nen Schnitt entlang der Xdnie U-II iron Fig· 3 darstellt.

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figur 4 eine Drauf eicht einer Anordnung von Halterungen für Beschichtung«substanzen, die

Figuren 5A und 5B einen Seil der linken Seite der erf i nflnngegem&ßen Vorrichtung und einen Teil der rechten Seite dieser Vorrichtung nach Abänderung ι wobei die oberen Teile (über der Linie a-a) geschnitten dargestellt sind« die

Figuren 6 und 7 Seitenansichten »«eier anderer AusftihrungB· formen der erfla&ingEgeaaßen Vorrichtung, und die

Figuren 8A und ,8B 4etraÜA «Ssen Selllingssehnitt einer

weiteren' ?ot®Mk%wg gesÜ der

Die Vorrichtung nach Figur 1 weist ein® gasmer 1 auf, in der das Aufbringen dünner Schichten la ¥^3s?jm erfolgt· Die Kassier weist eine Eingangsluf tschleuse 2 isnd ©ine Ausgangeluftschleuse 2" auf, Über die die zu beschichtenden Gegenstände eingeführt und entnon&en werden* Mm. Satz von zu beschichtenden Gegenstanden 1st an einem sich entlang der Führungsschienen 4 bewegenden Bahmen 5 aufgehängt oder befestigt. In der Kammer 1 ist eine Abschirmung 5 vorgesehen, welche die Oberseite eines Raumes 6 bildet, in dem HetallislerungsQtiellen 7t7*t7'' untergebracht sind.

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Die Metallieierungsguellen sind auf eines Schlitten β angeordnet, der entlang des Raumes 6 verschiebbar ist, wobei die Steuerung dieser Verschiebung von außerhalb der Kammer mittels nicht dargestellter Einrichtungen erfolgt. Die Abschirmung 5 ist Bit einer Mittelöffnung 9 versehen. Durch Verschiebung des Schlittens können die Metallisieruhgsquellen 7*7',7" nacheinander in die Arbeitsstellung gebracht werden, d.h. vor die Öffnung 9·

In Betrieb wird der die su beschichtenden Gegenstände tragende Rahmen 3 durch die Luftschleuse 2 in die Kammer 1 geführt und nimmt dann eine Steueretellung ein« wie sie in der Zeichnung dargestellt ist* Es soll anger noamen werden, daß Jeder der Gegenstände mit einem dreischichtigen Oberzug versehen Herden soll, wobei sich die Schichten aus den von den Quellen 7t7'» 7** kommenden Substanzen ssusammensetsen. Zur Aufbringung der ersten Schicht wird die Quelle 7 vor die Öffnung 9 gebracht, worauf die Qoission von Material aus dieser Quelle in Gang gebracht wird. Venn die erste Schicht die geforderte Dicke erreicht hat, wird die Quelle 7 außer Tätigkeit gesetzt und der Vagen 8 in der Veise bewegt, daß die Quelle 7* vor die Öffnung 9 gelangt, worauf die zweite Schient aufgebracht wird· Anschließend wird die dritte Schicht von der Quelle 7'' aufgebracht« Das Vakuum in der Kammer

wird dabei ohne Unterbrechung während der gesamten Dauer der Bildung der drei Schichten aufrechterhalten« Wean die drei Schichten aufgebraht sind, wird der Böhmen 3 aus der Sammer 1 durch die AusgangsXuftschleuse 2* gesogen, woxaif ein anderer Rahmen 3 durch die Luftschleuse 2 in die evakuierte Kammer 1 eingeführt werden kann» Das Vakuum in der Kammer kann somit während dieser weiteres. Vorgänge aufrecht· erhalten werden, so daß das Beschicken der Kammer mit einem weiteren Satz von Gegenständen auf einem weiteren fiahmen sofort erfolgen kana_o

Die schematisch in Figur 1 dargestellte Vorrichtung kann auch zum Aufbringen einer dünnen Schicht auf ein ununterbrochenes Materialband verwendet werd®®., das durch die Kammer 1 bewegt wird. Dabei besteht die Möglichkeit, die Art der Schicht zu jeder beliebigen Zeit zu ändern, indem lediglich der Schlitten 8 bewegt wird, um eine andere Emissionsquelle in die Arbeitsstellung zu bringen«

Eine spezielle Ausführungsform eines Schlittens 8 mit drei Emissionsquellen ist im einzelnen in den Figuren 2 und 3 dargestellt«, Der Schlitten weist einen rechteckigen Rahmen 10 auf, der aus vier zusammengeschweißten Winkeleisen 10a - 1Od besteht« An dem Hahmen 10 sind Bollen 11a, 11b befestigt, mittels der der Bahmen 10 über eine Führungsbahn bewegt werden kann, die aus Winksleisen 12, 12* be-

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steht, die sich entlang des Bodens Ί3& der Vakuumkammer erstrecken. In jeder seiner drei Arbeit sot eilungen kann der Schlitten mittels einer aus Kugel und Kugelpfanne bestehenden Anordnung oder einer anderen Halte- oder Sperreinrichtung festgelegt werden· Der Schlitten wird in jede seiner Arbeitsstellungen mittels eines nicht dargestellten linearen Antriebs bewegt«

Am Rahmen 10 sind an Stellen 14 und 15 Elektroden vorgesehen, welche Quellen ajit Kathodenzerstäubung bilden. An einer anderen Stell« ia Rahmen ist ein Behälter 16 für eine thermisch stt verdampfende Substanz vorgesehen. Die &Bi8sionsqm$Ii@B können beispielsweise so gewählt werden, daß ein halbrefl®ktierender Überzug gebildet wird, der aus nacheinander abgelagerten Schichten von Kupfer, Gold und Siliciummonoxyd besteht, wie dies für verschiedene optische Bauteile erforderlich sein kann.

Ander Stelle 14 befinden sich zwei Elektroden 17, 18 aus Festkupfer, die mit einer Wechselspannung von 3000 Volt verbunden sind, wenn sie sich in der Betriebset ellung be- / finden. Jede Elektrode weist eine Längsbohrung 19 auf (wie dies in Figur 2 im Falle der Elektrode 18 gezeigt ist), durch die eine Kühlflüssigkeit, z.B. Transformatoren, geführt ist α Bas Kühlmittel wird den Elektroden

über eine leitung 20 »sgefülirt und strömt durch eine Leitung 21 zurück. Diese Leitungen bestehen mm T.aoliermaterial, tun Kurzschlüsse swiaehen dem üX^Ayl&^n Elektroden cu vermelden. BIe Leitungen 20, 22 sind für die verschiedenen Gruppen yon Elektroden, die am Hahnen 10 angebracht sind» vorgesehen, und an Stellen 22 sind abnehmbare Stöpsel eingebaut, um an diesen Orten den AnschluB weiterer Zweigleitungen zn ermöglichen, .wenn es jemals erforderlich sein oolite, weitere Elektroden, anstatt des Behälters 16 anzubringen.

Die Elektroden 17 und iS siai an den Hehmen 10 mittels Kuttern und KcptBChi ^y * !^festigt, die in €@n Enden der Elektroden veraecjd? %m&, bei 25,25* dargestellt sind« Zur Isolierung der HaMseden gegen den Hanmen 10 sind Isolierplatten 26_t2?,26*₃27* vorgesehen. Durch Änderung der Dicke der Ieolierplatten kann die vertikale Lage der Elektroden bis su eines bestirnten Maße geregelt werden·

BIe am Ort 15 angebrachten Elektroden sind am Bahnen 10 befestigt und in der gleichen Weise gekühlt· Diese weiteren Elektroden bestehen jedoch aus Wolfram, das beispielsweise durch Elektrolyse mit Gold übersogen ist.

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Der Behälter 16 besteht aus Metall und weist ein Wannenteil 28 auf, das die thermisch zu verdampfende Substanz, z.B. Siliciumaonoxyd, halten kanne Die Enden des Behälters sind in der Betriebslage mit einer Spannungsquelle mit einer E₀MoK₀ von etwa 100 Volt verbunden, welche den Behälter aufgrund des Joule-Effekts aufheizt»

Gemäß der Zeichnung ist der Schlitten 8 derart angeordnet, daß die Elektroden 17, 18 in der Arbeitsstellung der öffnung 9 gegenüberliegen (in Figur 3 gestrichelt dargestellt). In dieser Stellung und angrenzend an den Rahmen 10 sind Kontakte 29, 30; 29', 30* befestigte Dabei handelt es sich um Hochspannungskontakte, die über den zwei Längsseiten des Rahmens 10 in einem Abstand angeordnet sind, der wesentlich größer als die Dicke der Enden des Behälters 16 ist« Zur Zusammenarbeit mit dem Behälter 16 sind feste Niederspannungskontakte 31, 31' an der Arbeitsstellung seitlich neben dem Rahmen 10 angebracht, und zwar an Stellen, an denen sie nicht von den Enden der Elektroden zur Kathodenzerstäubung erreicht werden* Die verschiedenen Emissionaquellen werden automatisch mit den geeigneten Spannungsquellen verbunden, wenn sie in die Arbeitsstellung bewegt werdenο

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der iJciiasionsquellen ißt elm an fi.em Rahmen befestigte Abschirmung 32 vorgesehen, us eine Verunreinigung der darunterliegenden Seile zu verhindern»

Figur 4 aeigt eine weitere Auaführungsform eines Behälters für eine thermisch, au verdampfende überzugssubstanzo In diesem Falle weist der Behälter, der mit dem Rahmen (Figur 3) in gleicher Weise wie der Rahmen 16 verbunden werden kann, parallele Streifen 40, 41 aus elektrisch leitendem Material auf, zwischen denen öine Reihe von Hetallbehältern 42 aur Aufnahme des ssu verdampfenden Materials angeordnet sind» Damit wird eine Verdampfungsquelle erhalten, die leistungsfähiger als die in Figur dargestellte Quelle istο Wird die in Figur 4 gezeigte Verdampfungsquelle verwendet, so nüssen die in den Figuren 2 und 5 dargestellten Kontakte 31, 3'i' leicht gegeneinander in Richtung der Bewegung des Trägers 8 ysrsetat werden, sodaß sie mit den verschiedenen Bändern 40, 41 in Berührung kommen* '

Die in den figuren >i und 533 dargestellte Vorrichtung " weist einen troHuaelförmigen Träger für die Etoisoionsquelleii der Beschichtungs~ bsv/_o Überaugssubstanz auf» Die Tr OMa al. 1st suit zwei hohlen Stumme Χι/eilen $0,$0' verselien, die sich durch dio Wäxido 5'iS-j 3'^> einer Vakuum-

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kammer erstrecken., Zwischen jeder Stummelwelle und der zugehörigen Kammerwand ist ein Lager 51c vorgesehen, das in geeigneter Weise ausgebildet ist, um eine luftdichte Abdichtung zu gewährleisten. An die Wellen sind jeweils Scheiben 52,52' mit Außenflanschen 53, 53' angeschweißt. Diese Scheiben können Elektroden 54-57 oder - wie dies bei 58 in Fig« 5B dargestellt ist - einen Behälter für die thermisch zu verdampfenden Überaugssubstanzen tragen» Die Emissionsquellen sind mit den Scheibenflanschen mittels Kopfschrauben und Huttern 59159' verbunden, wobei Isolierplatten 60,61, 60',61' zwischengelegt sind. Die Elektroden und der Behälter (falls verwendet) bilden zwischen den zwei mit Flanschen versehenen Scheiben Versteifungen«

Die Zuführung der Hoch- und Niederspannung erfolgt in entsprechender Weise wie in Fig«, 3 mittels Anordnungen von festen Kontakten 62,62'; 63,63'» Die Enden der Elektroden und des Behälters 58 sind in der Weise geformt und dimensioniert und die festen Kontakte sind derart angeordnet, daß die Verbindung der verschiedenen Quellen von uberzugssubetanzen mit geeigneten Spannungsquellen automatisch erhalten wird, wenn die Quellen durch Drehung der Trommel in die Arbeitsstellung bewegt werden«

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Die festen Kontakte 62,62'j 63,65' sind neben einer öffnung 64 in einer Abschirmung angeordnet, welche die Trommel umgibt und mit strichlierten Linien 65a,65b dargestellt ist.

Die Elektroden zur Kathodenzerstäubung werden mittels Ol gekühlt, das durch eine Lüngsbohrung wie 66 zirkuliert, die in ;Jeder Elektrode vorgesehen ist« Die Kühlflüssigkeit wird durch die hohle Stummelwelle 50 zugeführt und auf die verschiedenen Elektroden über Leitungen 6? verteilt, die aus Isoliermaterial bestehen und mit öffnungen wie 68 in den Elektroden verbunden sind* Die Abführung der Kühlflüssigkeit erfolgt über entsprechende Leitungen ,67' und die gegenüberliegende Stummelwelle 50'·

Es ist vorteilhaft, das Kühlmittel durch alle auf der Trommel angebrachten Elektroden zu leiten, um der Vakuumkammer ein Maximum an Wärme au entziehen.

Wird eine Quelle mit thermischer Verdampfung, wie sie bei 58 in Fig« 5B dargestellt ist, verwendet, so werden die äußeren Enden der entsprechenden Leitungen 67, 67' mittels Stöpseln verschlossene

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Bei der in den Figuren 5A und 5B dargestellten Vorrichtung handelt es sich bei jeder Elektrode auf der Trommel um eine Kathode und die Elektroden arbeiten mit einer gemeinsamen Anode (nicht dargestellt) zusammen, welche irgendwo in der Vakuumkammer angeordnet ist= Die Elektroden toxf der Trommel werden mit Gleichstrom gespeist» Ein Behälte:o wie der Behälter 58 für eine du verdampfende »Substanz kann mittels Gleichstrom oder Wechselstrom gespeist werdeno Da der Behälter nur in seiner Arbeitsstellung geheizt wird, befind* sich der jeweilige Inhalt des Behälters im festen Zustand, wenn der Behälter andere Stellungen einnimmt«

Die Trommal kann durch einen eüektrischen Schrittschaltmotor (nicht dargestellt) gedreht werden., Ein Zapfen 71 an der Innenseite der Karimerviend 51& hält eine schwenkbar angebrachte Rolle 70 „ Die Rolle wird von einem Arm getragen, der in der V/eise vorgespannt ist, daß während der . Drehung der Trommel die Rolle nacheinander in Haltekerben in einer Scheibe 69 eingreift, die rm dor Stummel-Wollo 50 befestigt ist. Dadurch wird die Trommel in ihren aufeinanderfolgenden Arbeitssteji: lungen lagefixiert«

Eine zweite Abschirmung ?2, die eich über die Linie der Kathoden nach innen erstreckt, ist vorgesehen, um zu ver-

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hindernι daß eine Emissionsquelle durch das sich in Richtung dee Troramelinneren bewegende Material einer anderen Quelle verunreinigt wird.

Figur 6 zeigt einen trommelförmigen Träger mit polygonal geformten Enden, weiche die Emissionsquellen tragen«, Jedes Troxamolende "besteht aus Stäben 80, die in der Weise zusammengeschweißt sind» daß sie ein Sechseck bilden» Das Sechseck kann entsprechend der darstellung in Pigο 6 regelmäßig oder auch unregelmäßig sein» Wenn die Enden als unregelmäßiges Sechseck ausgebildet sind, so sind die Abstände von verschiedenen Emissionsquellen zur Drehachse verschieden, und diese Abstände können individuell entsprechend der Art der Emissionsquellen und der Dicke der aufzubringenden Schicht gewählt werden«, Die sechseckigen Enden der in Fig_e 6 dargestellten Trommel sind an Hohlwellen oder Achsen wie mittels Speichen 82 befestigte

Elektroden 83 zur Kathodenzerstäubung werden in ihrer jeweiligen Stellung mittels Befestigungseinrichtungen gehalten, die sich durch einseitig offene Schlitze in den Stäben 80 erstrecken«, Die Stellungen der Befestigungseinrichtungen in diesen Schlitten legen den Abstand der zugehörigen Elektroden zur Srommolachße fest*

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Bie Trommel ist von einer Abschirmung 84-,84·' umgeben, die zwei öffnungen aufweist, welche zwei Arbeitsstellungen entsprechen, so daß zwei Gegenstände gleichseitig beschichtet werden können, wenn sie in geeigneter Veise vor die öffnungen in der Abschirmung gehalten werden.,

Figur 7 zeigt ein Ende eines einfachen Drehträgers, der Drehendteile mit vier Hadialarmen aufweist, die direkt an den Stuomelwellen befestigt sind«. Die Welle ist am dargestellten Ende mit der Bezugoziffer 91 versehene Die äußeren Enden der Radialarme sind nach innen gebogen, wie dies bei 90a,90b,90c und 9Od dargestellt ist, um Flansche zu bilden, an denen Elektroden 92-95 mittels Bolsen (nicht dargestellt) befestigt sind, die durch die Elektroden und durch diese Flansche gehen» Die Elektroden weisen die Fora von Stäben auf und verlaufen senkrecht zur Zeichenebene« Die Seitenrandflachen der Stäbe sind abgeschrägt, wie dies bei 92a und 93a dargestellt ist, und die bereits erwähnten Bolzeg&lammern diese abgeschrägten Seitenrandflachen der Stäbe an Isolierelemente 96-99- Die nach außen vorstehenden Bänder dieser Isolierelemente dienen als ^Trennwände und verhindern, daß sich nicht in Betrieb befindende Elektroden durch Substanzen verunreinigt werden, welche von den sich im Betrieb befindenden Elektroden oder der sich im Betrieb

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befindenden Elektrode emittiert werden«, Die Behälter für die thermisch zu verdampfenden Substanzen könnten gleichermaßen an einfache Drehträger dieser Art befestigt werden«

Figur 8 zeigt eine Vorrichtung» bei der alle elektrischen Anschlüsse und die Anschlüsse und Leitungen Six das Kühlfluid außerhalb der durch die VJande 101 und 101b dargestellten Vakuumkammer angeordnet Binde

Der Eniissionsquellenträger iet in Form einer Trommel ausgebildet, welche zwei zylindrische Endteile 102, 102' aufweist, die drehbar in Lagern 105,105' in den Wandungen 101a,101b angebracht sind. Die inneren Enden der zylindrischen Teile sind durch Platten 104,104' verschlossen. An diesen Platten sind Kästen 105,105* zur Verteilung des Kühlfluids befestigt«, Die Kästen bestehen aus einem Isoliermaterial,, Eine Zuführleitung 106 führt in den Kasten 105 und eine Abführleitung 106 führt von dem Kasten 105' weg,

Zerstäubungselektrodön und/oder Behälter für thermisch zu verdämpfonde Substansen können an den Endteilen 102,102' angebracht werden, wie dies dargestellt ist«

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Die Figuren zeigen eihen wannenformigen Behälter 107» der aus feuerfesten Material besteht und das zur Verdampfung bestimmte Material aufnimmt und auf dem Drehtrager hältο Innerhalb des Behälters ist ein elektrischer Widerstand in Form eines Bandes 103 vorgesehen, das in das zu verdampfende Material eintauchte Ein Ende der Wanne ist an einem Endteil.102 mittels eines Ver~ bindungsteils 109 befestigt, das durch das Endteil 102 in eine Mutter 110 geschraubt ist, die in das feuerfeste Material der Wanne eingelassen ist» Ein elektrisch leitender Stab 111 erstreckt sich durch dieses Verbindungsteil. Ein Ende des Stabes ist mit dem elektrischen Widerstand 108 verbunden, und das andere Ende trägt einen Kontakt 112e Isolierplatten 113, 114 dienen gleichzeitig als Isolierung und als luftdichte Abdichtungo Das andere Ende des wannenformigen Behälters 107 wird an dem Endteil 102* mittels eines Elementes 115 gehalten, das in eine Kutter 1Ί0¹ geschraubt ist, die in das feuerfeste Material der Wanne eingelassen ist«, Das Element 115 weist miteinander verbundene Rohre 116 und 120 auf, durch die das zur Verdampfung bestimmte Material in die Wanne eingebracht werden kann, ohne daß das Vakuum unterbrochen werden muß. Das Rohr 116 weij£ einen Anschlagring 117 auf, und an der Verbindungsstelle sind Inolierplatten 113Ί sviischengelegto Das untere Ende des Rohres 116 mündet

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in eine Zuführleitung 118, durch die das zu verdampfende Material in der Weise zugeführt wird, daß es entlang des Weges 119 in die Wanne gelangt.

Die unteren Teile der Fig„ 8A und 8B zeigen einen Kathodenstab 121, deßsen Enden mit dein Endteil 102,102' durch gerade Eöhren 122,122' verbunden sind, welche in Sockel in den Enden der Elektrode geschraubt sind» Diese Rohre bestehen aus elektrisch leitendem Material und sind mit Anschlagringen 125»125'versehene Die Rohre 122,122' sind mit den Kästen 105,105' zur Kiihlmituelverteilung durch lösbare Verbindungen 125ο125' verbunden und leiten das Kühlmittel su einer Langsbohrung 124 in der Elektrode und von dieser Langsbohrung weg» Isolierplatten 113", 114·',H3¹'·, 114'»· sind an den Verbindungsstellen zwischen den Rohren 122,122' und den Elektroden vorgesehene Das Rohr 122 ist mit einem elektrischen Kontakt 126 versehen«.

Die Kontakte 112,126 arbeiten mit festen Kontakten 127, 128 zusaiamen, die nahe der Arbeitsstellung der Metallisierungsciuellen angeordnet sind α

Der Kontakt 112 kann nur den festen Kontakt 127 berühren, während der Kontakt 126 nur den Kontakt 128 berühren kann«

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BAD ORSQINAL

Das Material im Behälter 107 wird durch einen Strom niedriger Spannung aufgeheizt, und die Elektrode 121 zur Kathodenzerstäubung wird in der Arbeitsstellung mit Hochspannung gespeist, Diese Arbeitsstellung liegt gegenüber einer Öffnung 129 in einer Abschirmung 130, 131', walche den Drehträger umschließt,,

Der Träger Isann in der Weiße ausgebildet sein, daß er mehrere Elektroden oder Behälter für das thermisch zu verdampfende Material aufnimmt»

Für den Fall, daß kein rohrförmiges Element wie 115 zur Zuführung von Material in den wannenförmigen Behälter verwendet v/erden soll, kann das entsprechende Ende des Behälters an dem zugehörigen Endteil des Trägers mittels eines einfachen Verbindungsbolzens befestigt werden«.

Bei jeder AuSiuhrungsform der Erfindung kann bzw« können eine oder Hehrere Reinigungsiektroden verwendet werden» Beispielsweise können eine oder mehrere der Emissionsquellen in jeder &er_K beschriebenen Vorrichtungen durch eine Reinigungselektrode oder durch Reinigungselektroden ersetzt werden«,

In der Zeichnung wurde die tatsächliche Stellung eines

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Gegenstandes bezüglich einer Emissionsquelle während des Aufbringenß einer tfberzugsschicht nicht dargestellt» aber es ist selbstverständlich, daß der Gegenstand stets so angeordnet wird, daß die zu überziehende Fläche dor jeweils verwendeten Emissionsquelle gegenüberliegt«, Die Erfindung ist insbesondere zur Verwendung beim Überziehen von blattförmigen Materialien bestiiamt, beispielsweise zum Überziehen von Glasscheiben. In diesen Fällen kann die &u überziehende Fläche horizontal in der "Vakuumkammer angebracht werden, wobei die au überziehende fläche nach unten gerichtet 1st und die Emisßionsquellen von einer Stallung unterhalb der Platte in Tätigkeit treten können,, Auch in diesen Fällen wird die Fläche der zn beschichtenden Seite im.allgemeinen wesentlich größer sein als die Fläche, aus der ^■on der Emissionsquelle Atome oder Moleküle emittiert werden»

- Patentansprüche -00982 4/0367 bad OftittlNAL

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Verfaliren zum Aufbringen wenigstens zweier verschiedener, übereinander angeordneter Überzugsschichten auf einer Flüche eines Gegenstandes durch im Vakuum erfolgende Ablagerung, wobei verschiedene Emissionsquel.len von Atomen oder Molekülen für verschiedene tJberzugsschichten verwendet werden und die zu überziehende Fläche und die Emissionsquelle während der Ablagerung stationär angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die tJberzugsschichten in der gleichen Kammer ohne Unterbrechung des darin vorhandenen Teilvakuums zwischen dem Aufbringen von aufeinanderfolgenden Schichten gebildet werden, daß jedoch nach dem Aufbringen einer (Jberzugsschicht die Smißsionsquellon relativ zu dem Gegenstand verschoben werden, so daß während des Aufbringens der nächsten Schicht zwischen der Eaißsionsquelle für diese Schicht und der zu überziehenden Fläche die gleiche öder im wesentlichen die gleiche gegenseitige Beziehung besteht, wie sie bei der Saißsionsquelle für die vorhergehende Schicht während deren Verwendung vorlag·

   BAD OW0INAL 009824/0367

   Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beschichtete Fläche eine Oberfläche einer flachen Platte int und daß während der Ablagerung einer Jeden Überzugsschicht die ^eweilige Emissionsquelle im wesentlichen symmetrisch bezüglich einer diese Fläche schneidenden und auf ihr senkrecht stehenden Mittelachse angeordnet ißt„

   3» Vorrichtung zur Bildung wenigstens sweier verschiedener, übereinander angeor·' rfcer überaugsschiehten auf einer Fläche eines Gegenstandes dursh im.Vakuum erfolgende Ablagerung, gekenn fjeichnet durch eine Kammer, in der ein Teilvakuum aufrechterhalten, werden kann, Einrichtungen zum Tragen eines in dieser Kammer zu beschichtenden Gegenstandes, einen oder mehrere Schlitten bum Tragen getrennter Mengen an Uberzugssubstanzen innerhalb der Kammer, und zwar unter Bedingungen, bei denen Atome oder Moleküle zur Ablagerung auf dem Gegenstand emittiert werden, sowie Einrichtungen, die unter Aufrechterhaltung eines Vakuums in der Kammer eine Verschiebung des Schlittens oder der Schlitten relativ zu einem von den Halteeinrichtungen getragenen Gegenstand ermöglichen, um zu gewährleisten, daß Uberaugssubstanzen in verschiedener Weise nacheinander oine Standard-Betriebsetellung relativ zu einer

   zu überziehenden Fläche eiaos Gegenstandes oder nach-0098*4/0367

   einander Betriebestellungen mit der gleichen gegenseitigen Beziehung zu dieser Fläche einnehmen können.

   4-O Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß an dem oder den Schlitten zumindest ein Behälter angebracht ist, der die zu verdampfende Ubarsugseubstanz halten kann und mit elektrischen Heizoinriehtungen verbunden istα

   5· Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch g e kennseieh.net, daß der oder die Schlitten mit zumindest einer Kathode zmt Bildung eines Überzugs mittels Kathodenzerstäubung Eingebracht lot»

   Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem oder den Schlitten ßeinigungselektroden vorgesehen

   7ο Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bie 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Schlitten vorgesehen ist, der getrennte Mengen an Überzugssubstanzen tragen kann und mittels außerhalb der Vakuum kammer angeordneten Einrichtungen verschiebbar ist,

   BAD /0367

   β» Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch s ^e & ^e anzeichnet;,- daß der Schütten in der Vakuumkammer mit einer Führungsbahn ausgestattet ist*.

   9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch g e kennzeichnet, daß feste elektrische Kontakte vorgesehen sind, mit denen elektrisch leitende Teile an dem Schlitten in der V/eiee zusammenarbeiten, daß elektrischer Stroia über diese festen Kontakte zu einer Eaiissionsquelle auf dem Schlitten fließen kann, wenn sich diese Quelle in eine Arbeitsstellung bewegt·

   10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Gruppen von festen Kontakten vorgesehen Bind, die mit Stromquellen von verschiedener Spannung oder anderen Charakteristiken verbindbar sind, und daß an verschiedenen Stellungen auf dem Schlitten Kontakte angebracht sind, die unterschiedlich angeordnet oder ausgebildet sind, so daß Kontakte an verschiedenen Stellungen auf dem Schlitten mit"" verschiedenen Gruppen von festen Kontakten su-semmenarbeiten«

   ΛΛ. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis iO, dadurch gekennzeichnet, daß

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   BAD

   16152&8

   wenigstens eine Elektrode und/oder wenigstens ein Behälter für thermisch au verdampferde Substanz auf dem Schlitten einstellbar angebracht ist oder sind, um eine .Änderung dee Abstandes zwischen der Arbeitsstellung der Elektrode oder des Behälters, bzw., de?-"· Elektroden oder der Behälter und einem r.v. beschicktenden Gegenstand zu ermöglichen«

   12* Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Schütten mit einem Schrittschaltmotor verbunden ist bsw. verbunden sindo

   * Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 biß 12, dadurch gekennzeichnet, daß Trenneinr.ichtungen vorgesehen sind, um zu verhindern, daß von einer Emissioasquelle emittierte Substanz eine andere Iftaissionsquelle oder andere Emissionsquellen verunreinigt,

   14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis zur Ausbildung wenigstens zweier verschiedener, übereinander angeordneter Überzugsschichten auf einer Fläche eines Gegenstandes, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung des Verfahrens eine Vor-

   009Ä2W0367 ΒΑΌ OfüQINAL

   richtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 14 verwendet wird«

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   Leer seife