DE2029014A1 - Vakuum-Aufdampfgerat - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Vakuum-Aufdampfen einer oder mehrerer Substanzen auf ein Substrat, bestehend aus einer an eine Absaugequelle angeschlossenen Vakuumkammer, in der außer dem zu bedampfenden Substrat eine die Substanzen aufweisende Kreisscheibe drehbar gelagert ist, und aus einer Heizvorrichtung zum jeweiligen Beheizen nur eines kleinen Bereiches der Kreisscheibe und damit zum jeweiligen Verdampfen nur eines kleinen Teiles der genannten Substanzen.

Dabei wird unter Substrat irgendein zu beschichtender Körper, z.B. ein zu beschichtendes Filterglas, verstanden.

Solche bekannten Geräte weisen alle Verdampfungsquellen auf, die im Verhältnis zu den zu bedampfenden Substraten kLein sind. Beim Beheizen dieser Verdampfungsquellen - sei es thermisch oder durch eine Elektronenbestrahlung - hat es sich jedoch als schwierig herausgestellt, über die ganze ysFcUmpf'ings'iueLLe 3ine ρ,αη'ύίταηύ gleichmäßige Temperatur- »".ν siUiiiij und dciiiiit von A-n «inen /.ur anderen Verdampfung

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BAD ORIGINAL

eine genügend genau gleichbleibende Temperaturverteilung zu erzielen. Daraus folgt, daß die Richtunf^der von diesen Ver-.dampfungsquellen ausgehenden Dampfstrahlen unsymmetrisch und so veränderlich sind, daß keine genügend gleichbleibende Beschichtungsstärke über die beschichtete Oberfläche und zwischen aufeinanderfolgenden Beschichtungen auch keine genügend gleich starken Beschichtungen erzielbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Mängel zu vermeiden und die Herstellung in ihrer Beschichtungsstärke genügend gleichmäßiger Aufdampfungen zu gewährleisten, selbst wenn die aufgedampften Schichten aus Mischungen von zwei oder mehr zugleich oder aufeinanderfolgend verdampften Substanzen bestehen, deren Zusammensetzung veränderbar ist.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Kreisscheibe des eingangs genannten Gerätes eine im Verhältnis zur zugeführten Heizenergie große Wärmeträgheit besitzt und durch die Heizvorrichtung nur jeweils im Bereich eines Ringsegmentes ihrer Oberfläche auf die Verdampfungstemperatur aufheizbar ist, und daß das zu bedampfende Substrat Über dem ringförmigen Abdampfbereich angeordnet ist.

Durch eine solche Ausbildung des Aufdampfgerätes ergibt sich eine sehr genaue Abgrenzung des jeweiligen Abdampfbereiches der zu verdampfenden Substanzen und infolgedessen auch die Gewährleistung einer entsprechend genauen und gleichmäßigen Bedampfung des über der Abdampfungsstelle angeordneten Substrats,

Ausgestalbungen der» Erfindung betreffen unterschiedliche kt Lve Linsci.LhrU-fcttti (\p.a ->u'FLndungsgemäßen Aufdampf»

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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigen:

Fig. 1 das Aufdampfgerät in einem schematisch gehaltenen lotrechten Axialschnitt; ·

Fig. 2 und 3 jeweils eine abgewandelte Ausführungsform einer die zu verdampfenden Substanzen aufnehmenden Kreisscheibe (in je einer gegenüber Fig. 1 vergrößert dargestellten Draufsicht).

Das in Fig. 1 dargestellte Aufdampfgerät weist eine Vakuumkammer in Form einer Glocke 1 auf, die über eine Abdichtung vakuumdicht auf einer Grundplatte 3 aufruht. Die Vakuumkammer ist über eine Rohrleitung 4 in üblicher Weise an eine Vakuumpumpe 5 angeschlossen.

Innerhalb der Vakuumkammer ist an einem Ständer 6 ein Halter 7 aufgehängt, an dessen Unterseite ein Substrat 8 gehalten ist, dessen nach unten gekehrte Oberfläche bedampft werden soll. Außerdem ist unter dem Halter 7 auf der Grundplatte 3 ein Elektromotor 9 angeordnet, auf dessen nach oben ragender Abtriebswelle eine Kreisscheibe 10 festgelegt ist. Eine an der Oberseite der Kreisscheibe 10 befindliche konzentrische Ringnute 11 dient zur Aufnahme der zu verdampfenden Substanzen, die in der Ringnute 11 in einer gleichmäßigen Mischung verteilt sein können.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel besteht eine zur Durchführung der Verdampfung erforderliche Heizquelle aus einem Kathodenheizdraht 12, der an einer Randstelle der Kreisscheibe 10 unter dieser gehalten ist.

Die vom Kathodenheizdraht ausgesandten Elektronen werden mittels einer elektrisch und magnetisch arbeitenden Ablenk-

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vorrichtung 13 so abgelenkt und beschleunigt, daß sie sich an einer Umfangsstelle der Ringnute 11 sammeln und die jeweils dort befindlichen Substanzen zum Verdampfen bringen. Auf diese Weise wird jeweils nur ein kleiner Teil der in der Ringnute befindlichen Substanzen verdampft. Da die Kreisscheibe 10 jedoch vom Elektromotor 9 her rotierend angetrieben wird und sich dabei zugleich relativ zur Beheizungsstelle bewegt, wird aufeinanderfolgend der ganze Inhalt der Ringnute 11 verdampft. Mit dieser jeweils sehr gleichmäßigen aufeinanderfolgenden Beheizung der verschiedenen Teile der Ringnute 11 ergibt sich eine sehr gleichmäßige Abdampfung und damit auch eine sehr gleichmäßige Dicke der auf das Substrat 8 aufgedampften Schicht.

Eine andere Ausführungsform des Aufdampfgerätes mit einerin Fig. 2 dargestellten Kreisscheibe ermöglicht es, den Anteil unterschiedlicher Substanzen an der Verdampfung während des AufdampfVorganges zu verändern. Die Kreisscheibe 10 weist gemäß Fig. 2 eine gegenüber der Ringnute 11 des ersten Ausführungsbeispiels wesentlich breitere. Ringnute auf, die durch die beiden konzentrischen Zylinderflächen IH und 15 begrenzt ist. Die Ringnute ist durch jeweils kreisbogenförmig gekrümmte, im wesentlichen aber etwa radial verlaufende Trennwände 17 in zur Aufnahme je einer unterschiedlichen Substanz bestimmte Teilräume unterteilt. Dabei werden gemäß Fig. 2 zwischen den in Umfangerichtung der Kreisscheibe 10 aufeinanderfolgenden Teilräumen gleich große Verdampfungsringflächen nur im Bereich der schraffiert angedeuteten Ringfläche 16 gebildet. Liegt die .zur Drehachse der Kreisscheibe 10 konzentrische Verdampfung sr ingf lache aber innerhalb oder außerhalb der genannten Ringfläche 16, so ergeben sich in jeweils zwei aufeinanderfolgenden Teilräumen entsprechend den Krümmungen der Trennwände 17 entsprechend unterschiedlich große Ringsegmentflächen und damit entsprechend unterschiedliche Anteile verdampfter Substanzen. Die Trennwände 17 können z.B. aus wassergekühlten lletallwänden bestehen oder können auch entfallen, wenn sich die zu verdampfenden Substanzen in entspinnender Verteilung anordnen lassen.

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Wird zur Beheizung der in den Teilräumen der Kreisscheibe 1*0 gemäß Fig. 2 aufgenommenen unterschiedlichen Substanzen eine solche, im übrigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildete Heizvorrichtung verwendet, deren Ablenkvorrichtung 13 im Sinne einer Änderung des Radius der jeweiligen Verdampfung sstelIe auf der Kreisscheibe 10 steuerbar ist, dann läßt sich mit dem gemäß Fig. 2 abgewandelten Aufdampfgerät das gegenseitige Verhältnis der aufgedampften unterschiedlichen Substanzen während des Aufdampfens verändern.

Die in Fig. 3 dargestellte, ebenfalls gegenüber Fig. 1 abgewandelte Kreisscheibe 10 weist zwei konzentrische Ringnuten 18 und 19 unterschiedlicher Breite auf und dient zur Aufnahme von zwei verschiedenen Substanzen in je einer der beiden Ringnuten. Auch in diesem Falle ist davon ausgegangen, daß die Ablenkvorrichtung der im Übrigen dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechenden Heizvorrichtung steuerbar ist, und zwar so, daß wahlweise jeweils eine Stelle der äußeren Ringnute 18 oder der inneren Ringnute 19 über einen einstellbaren Zeitraum beheizt werden kann. Aufgrund der Wärmeträgheit der zu verdampfenden Substanzen wird sich dabei die Verdampfung an einer vorher beheizten Ringsegmentstelle auch nach Beendigung der Beheizung noch für eine bestimmte Zeit fortsetzen. Durch Umschalten der Ablenkvorrichtung 13 zwischen den beiden Ringnuten 18 und 19 in einem bestimmten Zeitverhältnis läßt sich dann die auf das Substrat 8 aufgedampfte Mischung zwischen den beiden unterschiedlichen Substanzen auch während des AufdampfVorganges verändern. Auch wenn sich durch eine solche Hintereinanderaufdampfung unterschiedlicher Substanzen auf dem Substrat 8 theoretisch keine genau homogene Mischung der beiden Substanzen erzielen läßt, so kann durch eine entsprechend schnelle Aufeinanderfolge der. Umschal tungen der Ablenkvorrichtung 13 doch erreicht

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werden, daß die erzielte Mischung der auf das Substrat 8 aufgedampften Schicht zumindest für alle Optischen Anwendungen des bedampften Gegenstandes als homogen betrachtet werden kann. Dies gilt auch für den Fall, daß die Anteile der verdampften Substanzen während des Verdampfens durch Ändern der jeweiligen Beheizungszeit der einen und der anderen Ringnute verändert werden.

Die Erfindung ist nicht an alle Einzelheiten der beschriebenen Ausführungsbeispiele gebunden. So kann es in bestimmten Fällen vorteilhaft sein, entlang dem Umfang der Kreisscheibe mehrere Heizvorrichtungen verteilt anzuordnen. Ebenso kann es vorteilhaft sein, die Lage der Kreisscheibe' 10 relativ zur Heizvorrichtung einstellbar auszubilden, um dadurch die Lage des Elektronenstromes relativ zu den zu verdampfenden Substanzen ändern zu können. Statt geschlossener'Ringnuten 11 bzw. 18, können auch entlang dem Ringumfang verteilt angeordnete Kreisbogenabschnitte genutet sein und jeweils zur Aufnahme unterschiedlicher Substanzen dienen. Auch können in einer geschlossenen Ringnute mehrere verschiedene Substanzen entlang unterschiedlich langen Kreisbogenabschnitten der Ringnute verteilt werden.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Trennwände 17 zwischen den einzelnen Teilräumen als je Teilraum spiegelbildlich zueinander verlaufende Kreisbogenabschnitte ausgebildet, die alle durch die Drehachse der Kreisscheibe 10 verlaufen. Die Trennwände 17 können aber auch irgendwelche anderen geeigneten gekrümmten Formen aufweisen. Weiterhin könnte die Kreisscheibe 10 auch selbst aus der zu verdampfenden Substanz, z.B. aus,Glas oder Quarz, bestehen, in welchem Falle sie keine Ringnuten aufzuweisen

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braucht. Schließlich könnte statt der beschriebenen Kathodenheizdraht-Heizvorrichtung auch eine andere, z.B. mit Laserstrahlen oder mit durch einen Reflektor geeignet konzentrierter Wärmestrahlung arbeitende Heizvorrichtung vorgesehen sein, ohne daß dadurch der in den nachstehenden Ansprüchen niedergelegte Schutzbereich der Erfindung verlassen wird.

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Claims (7)

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   (l*j) Gerät zum Vakuum-Aufdampfen einer oder mehrerer Substanzen auf ein Substrat, bestehend aus einer an eine Absaugequelle angeschlossenen Vakuumkammer, in der außer dem zu bedampfenden Substrat eine die Substanzen aufweisende Kreisscheibe drehbar gelagert ist, und aus einer Heizvorrichtung zum jeweiligen Beheizen nur eines kleinen Bereiches der Kreisscheibe und damit zum jeweiligen Verdampfen nur eines kleinen Teiles der genannten Substanzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisscheibe (10) eine im Verhältnis zur zugeführten Heizenergie große Wärmeträgheit besitzt und durch die Heizvorrichtung (12, 13) nur jeweils im Bereich eines Ringsegmentes (z.B. 16) ihrer Oberfläche auf die Verdampfungstemperatur .aufheizbar ist, und daß das zu bedampfende Substrat (8) über dem ringförmigen Abdampfbereich angeordnet ist.
2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisscheibe (10) eine die Substanzen aufnehmende konzentrische Ringnute (11) aufweist.
3. 3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisscheie (10) mehrere konzentrische Ringnuten (18 und 19) zur Aufnahme je einer unterschiedlichen Substanz aufweist.
4. 4. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnute (11) zur Aufnahme unterschiedlicher Substanzen in mehrere voneinander getrennte Sektoren unterteilt ist.
5. 5. Gerät nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch gekrümmte Trennwände (17) zwischen den Sektoren.

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6. 6. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung eine Elektronenstrahlungsquelle, z.B. in Form eines Kathodenheizdrahtes (12), und eine magnetische oder elektrostatisch arbeitende Ablenkvorrichtung (13) zum Ablenken der ausgestrahlten Elektronen auf die Oberfläche der zu verdampfenden Substanzen aufweist.
7. 7. Gerät nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkvorrichtung (13) im Sinne einer Änderung des Radius der jeweiligen Verdampfungsstelle auf der Kreisscheibe (10) steuerbar ist.

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