DE2241634A1 - METHOD AND DEVICE FOR COATING WORKPIECES IN A CONTROLLED ATMOSPHERE - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR COATING WORKPIECES IN A CONTROLLED ATMOSPHEREInfo
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Description
PatentanwartPatent prospect
Dipl.-Jng. Walter Jacfusch
7 Stuttgart N, Menzelstratte 40Dipl.-Jng. Walter Jacfusch
7 Stuttgart N, Menzelstratte 40
Western Electric Company A 33 137 - süWestern Electric Company A 33 137 - su
IncorporatedIncorporated
195 Broadway, New York195 Broadway, New York
New York 10007 . 2241634New York 10007. 2241634
U.S.A. · ' Den 23.8.I972U.S.A. · 'August 23, 1972
Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung von Werkstücken in einer gesteuerten AtmosphäreMethod and device for coating workpieces in a controlled atmosphere
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beschickung einer gesteuerten Atmosphäre mit Werkstükken und zur Beschichtung der Werkstücke in der ^steuerten Atmosphäre, und speziell Verfahren und Anordnungen von Vor- « richtungen, bei denen eine Anzahl von Schicht trägern aufgenommen und im Vakuum in einer geschlossenen. Schleife weiterbefördert werden, wonach die Schichtträger eina? Beschichtungskamrner mit einer gesteuerten Atmosphäre, beispielsweise einer Auf sprüh- oder Aufdampfkammer, zugeführt und ihr wieder entnommen werden, in der die Schichtträger in einer Kreisbahn um eine Quelle für das Überzugsmaterial herumgeführt werden.The invention relates to a method and a device for charging a controlled atmosphere with workpieces and for coating the workpieces in the ^ controlled Atmosphere, and especially methods and arrangements of devices in which a number of shift carriers are accommodated and in a vacuum in a closed one. Loop are conveyed, after which the layer carriers eina? Coating Chamber with a controlled atmosphere, for example a spray or vapor deposition chamber, supplied and are removed from it again, in which the layer supports in a circular path around a source for the coating material be shown around.
Bei der Herstellung vieler elektronischer oder elektrischer Teile, wie etwa von integrierten Schaltkreisen, Widerständen mit einem dünnen Film aus Tantalnitrid, Kondensatoren mit Tantaloxyd und dergleichen, besteht die Notwendigkeit, metallische Filme auf Schichtträger abzulagern. Dabei können Werkstoffe wie Gold, Tantal oder Taritalnitrid auf Schichtträger aus Keramik oder Glas durch einen Sprühprozess aufgetragen und sodann geätzt oder sonstwie in Schaltkreise und/oder deren Komponenten umgewandelt werden. Für den Sprühvorgang kann eine Kathode aus Tantal oder einem GrundmetallIn the manufacture of many electronic or electrical parts, such as integrated circuits, resistors with a thin film of tantalum nitride, capacitors with tantalum oxide and the like, there is a need to to deposit metallic films on the substrate. Materials such as gold, tantalum or tarital nitride can be used Layer support made of ceramic or glass applied by a spray process and then etched or otherwise in circuits and / or their components are converted. A cathode made of tantalum or a base metal can be used for the spraying process
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mit einem Tantalübrzug verwendet und in einer inerten Atmosphäre, etwa aus Argon, unter Hochspannung gesetzt werden, wobei das Argon ionisiert wird und in die freie Tantaloberfläche einfällt und dabei Atome oder Atomgruppen auslöst, die auf dem Schichtträger abgelagert werden. are used with a tantalum coating and placed under high voltage in an inert atmosphere, such as argon, the argon being ionized and penetrating the free tantalum surface, releasing atoms or groups of atoms that are deposited on the substrate.
Es ist bereits eine Vielzahl von Herstellungseinrichtuiigen zur Ablagerung dünner Metallfilme auf Schichtträgern entwickelt worden. Bei einem Einrichtungstyp mit offenem Ende werden die Schichtträger durch eine Reihe von Kammern befördert, aus denen einzeln Luft abgesaugt ist, so daß der Luftdruck von Kammer zu Kammer schrittweise abnimmt, bis die Schichtträger in eine Vakuumkammer gelangen, in der der Sprühvorgang durchgeführt wird. Bei einem anderen Einrichtungstyp zur kontinuierlichen Besprühung werden die Schichtträger durch eine Reihe von Schleusen befördert, die nacheinander evakuiert werden, wonach der Schiciitträger in eine Vakuumkammer gelangt und dort mit der aufgesprühten Metallschicht versehen wird. Selbst das Aufsprühen eines vergleichsweise dünnen Hirnes erfordert dabei erhebliche Zeit; daher sind diese Einrichtungen mit linear in einer Reihe angeordneten Komponenten hinsichtlich ihrer Bearbeitung notwendigerweise langsam, da nur sehr wenige Schichtträger gleichzeitig besprüht werden können.There are already a variety of manufacturing facilities for the deposition of thin metal films on substrates. For an open ended device type the substrates are conveyed through a series of chambers from which air is individually extracted so that the The air pressure gradually decreases from chamber to chamber until the substrates get into a vacuum chamber in which the spraying process is carried out. In another type of device for continuous spraying, the Layer carriers are transported through a series of locks, which are evacuated one after the other, after which the layer carrier reaches a vacuum chamber and is provided there with the sprayed-on metal layer. Even spraying one on comparatively thin brain requires considerable time; therefore, these facilities are linear in one Components arranged in a row are necessarily slow in terms of their processing, since there are only very few layer carriers can be sprayed at the same time.
Zur Erhöhung der Anzahl von Schichtträgern, die besprüht werden, kann eine Anordnung nach Art einer Vakuumglocke benutzt werden. In diese Anordnung werden die Schichtträger in kreisförmiger Anordnung um eine zentrale Kathode angeordnet, so daß alle Schichtträger gleichzeitig dem Sprühvorgang ausgesetzt sirti . Diese Verfahren ist ,Jedoch für eine kontinuierliche Arbeitsweise nicht verwendbar, da die Vakuumglocke bei jeder Ladung von Schichtträgern zur Erzeugung des A bell jar-type arrangement can be used to increase the number of substrates that are sprayed. In this arrangement, the substrates are arranged in a circular arrangement around a central cathode, so that all substrates are simultaneously exposed to the spraying process. However, this method cannot be used for continuous operation, since the vacuum bell jar is used to generate the
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Vakuums ausgepumpt werden muß. Weiterhin erhalten die ebenen Schichtträger bei diesem Verfahren keine gleich-: mäßige Metallbeschichtung; es wird nämlich mehr Metall im mittleren Bereich jates Schichtträgers abgelagert, da dieser der zentral angeordneten Kathode näher liegt.Vacuum must be pumped out. Furthermore, with this method, the flat substrates do not get the same: moderate metal plating; it becomes more metal deposited in the middle area of the substrate, since this is closer to the centrally arranged cathode.
Beim Besprühen von Metall auf Schichtträger treten noch viele andere Schwierigkeiten a uf, so etwa hinsichtlich der Notwendigkeitj sowohl die Schichtträger als auch ihre Halter zu entgasen, sowohl inerte Gase wie auch reaktive Gase, die in die Sprühatmosphäre eingeführt werden., gleichmäßig zu verteilen und die Wärme anzuführen und zu steuern.Many other difficulties arise when metal is sprayed onto the substrate, for example with regard to the necessity of both the substrates and theirs Degas holder, both inert gases and reactive gases introduced into the spray atmosphere., Evenly to distribute and to lead and control the heat.
Die vorliegende Erfindung hat unter anderem Verfahren und Vorrichtungen zur Besprühung oder andersartigen-Beschichtung kontinuierlich zu behandelnder Schichtträger mit dünnen Filmen zum Gegenstand, wobei die Schichtträger chargenxveise aufgenommen, der Reihe nach der Sprühstation zugeführt und sodann chargenweise entladen werden. Im einzelnen wird ein Magazin mit den in Haltern gelagerten Schichtträgern bestückt und in einer ersten einer Gruppe von Tragorganen oder Magazinkammern angeordnet, die dann evakuiert und unter Vakuum in eine Entgasungsstellung weiterbefb'rdert wird, und danach in eine Stellung, in der die Schichtträger der Reihe nach einer Sprühkammer zugeführt werden. Die Halter mit den Schichtträgern werden in der Sprühkammer in einer Kreisbahn um eine koaxial angeordnete hohlzylindrische Kathode bewegt. Die Um lter mit den Schichtträgern v/erden schrittweise weiterbewegt, so daß jeder Schichtträger eine gleichmäßige dünne filmartige Beschichtung erhält. Wähimd der Zeitspanne zvj.1 sehen den Bewegungsschritten der Halter werden neue Haltnr mit Schichtträgern in die Sprühkamnier befördert und Halter mit beschichteben Schichtträgerη aus der Spühkamraer entfernt.The present invention includes methods and apparatus for spraying or otherwise coating, among other things continuously to be treated support with thin films to the object, the support in batches taken up, fed in sequence to the spraying station and then unloaded in batches. In detail a magazine is equipped with the layer carriers stored in holders and in a first one of a group of support members or magazine chambers arranged, which are then evacuated and weiterbefb'rdert under vacuum in a degassing position is, and then in a position in which the substrates are sequentially fed to a spray chamber. The keepers with the layer carriers are in the spray chamber in a circular path around a coaxially arranged hollow cylindrical cathode emotional. The environment with the layers is gradually grounded moved further, so that each layer support receives a uniform thin film-like coating. Wähimd the Time span zvj.1 see the movement steps of the holder, new Haltnr with layer carriers are transported into the spray chamber and holder with coated layer carrier from the Spühkamraer removed.
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Die Kathode ist mit einem speziellen System von Kanälen, Auslässen und Durchlässen versehen, durch Vielehe ein ionisierbares inertes Gas derart ausgestoßen, wird, daß das Cte auf Schirmplatten zur Verteilung auftrifft'. Der die Schirmplatten treffende Gasstrom wird umgelenkt und über der Außenfläche der Kathode verteilt, so daß das resultierende Plasma eine im wesentlichen einheitliche Zusammensetzung aufweist. Während des Sprühvorganges liegt der Schichtträger zwischen einem Paar von Schirmplatten. Die Schirmplatten können aus demselben NäfcerJal wie die Kathode und ebenfalls der Kathodenspannung ausgesetzt sein, so daß die Schirmplatten als Teile der Kathode wirken. Im Hinblick darauf, daß die Schirmplatten mit den Rändern der Schichtträger fluchten und diesen Rändern näher liegen als der Rest der zylindrischen Kathode, wird die stärkere BesprUhung der zentralen Bereiche der Schichtträger insoweit kompeniert, als dadurch die Randzonon der Schichtträger im wesentlichen die-selbe Sprühmenge erhalten wie deren mittlere Bereiche. Die Schirmplatten verhindern außerdem, daß Ionen in die Gasauslässe eindringen und sich dort Metalldämpfe ablagern.The cathode is provided with a special system of channels, outlets and passages, through polygamy ionizable inert gas is ejected so that the Cte impinges on faceplates for distribution '. Of the the gas flow hitting the face plates is deflected and distributed over the outer surface of the cathode, so that the resulting plasma has a substantially uniform composition. Lies during the spraying process the support between a pair of faceplates. The faceplates can be made from the same nefcerJal as the Cathode and also be exposed to the cathode voltage, so that the faceplates act as parts of the cathode. in the With a view to the fact that the faceplates are flush with the edges of the substrate and are closer to these edges than the rest of the cylindrical cathode, the heavier spraying of the central areas of the substrate is insofar Compensated when the edge zone of the substrate receives essentially the same amount of spray as theirs middle areas. The faceplates also prevent ions from entering and settling in the gas outlets Deposit metal fumes.
Die Erfindng hat weiterhin Einrichtungen zur Steuerung der Temperatur sowohl der Schichtträger als auch der Bestandteile der Sprühkammer zum Gegenstand. Kühlwasser fließt in einer Kreisbahn um die Außenwände der Sprühkammer und ebenso innerhalb einer Stützkonstruktion für die hohlzylindrische Kathode. Die Sprühkammer besteht aun Aluminium, welches die beim Sprühvorgang erzeugte Wärme gut absorbiert. Zur Steigerung der Absorption und entsprechenden Wärmeabfuhr kann das Aluminium eloxiert sein. Wenn die Vorrichtung für ein Besprühen mit Tantalnitrid verwendet werden soll, können die Schicht-The invention also has means for controlling the temperature of both the substrate and the components the spray chamber to the object. Cooling water flows in a circular path around the outer walls of the spray chamber and likewise within a support structure for the hollow cylindrical cathode. The spray chamber is made of aluminum, which the Heat generated during the spraying process is well absorbed. To increase the absorption and corresponding heat dissipation, the aluminum be anodized. If the device is to be used for spraying with tantalum nitride, the layer
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' träger dadurch aufgeheizt werden, daß hinter den Schichtträger reflektierende Platten aus rostfreiem Stahl angeordnet werden., um die Bislchtungswärme in die Schichtträger zu Reflektieren. ''The carrier is heated by the fact that behind the layer carrier Stainless steel reflective plates can be placed to reflect. '
Ein weiteres Merkmal der Erfindung liegt in einer Dichtr anordung unter Verwendung von O-RIngen, bei der die O-Ringe derart anliegen, .daß sie eine Doppeldichtung erzeugen, das heißt, daß ein Transport des abzudichtenden Mediums von einer Kammer in eine andere durch zwei an den Bauteilen anliegende und im Abstand voneinander angeordnete Bereiche des O-Ringes verhindert wird.Another feature of the invention is a sealing arrangement using O-rings, in which the O-rings in such a way that they create a double seal, the means that a transport of the medium to be sealed from one chamber to another through two on the components Adjacent and spaced apart areas of the O-ring is prevented.
Zur weiteren. Verbesserung der gleichförmigen Beschichtung der Schichtträger mit Metall"sind eine oder mehrere Schirmplatten von einer solchen Größe vorgesehen, daß sie die Ablagerung des Sprühmaterials entlang einem mittleren Beiebh der Schichtträger behindern, die normale Ablagerung in den Randbereichen der Schichtträger jedoch zulassen.To further. To improve the uniform coating of the substrate with metal "one or more faceplates of such a size are provided that they remove the deposit of the spray material along a middle area hinder the substrate, but allow normal deposition in the edge areas of the substrate.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigtFurther details, features and advantages of the invention emerge from the following description of an exemplary embodiment based on the drawing. It shows
Fig. 1 in perspektivischer Ansicht einen rahmenförmigen Halter zur Aufnahme eines Paares von erfindungsgemäß zu beschichtenden Schichtträgern;Fig. 1 is a frame-shaped perspective view Holder for receiving a pair of layer carriers to be coated according to the invention;
Fig. 2 schematisch vereinfacht in Draufsicht eine erfindungsgemäfe Vorrichtung zur Veranschaulichung der Bewegung der Schichtträger von einer Lade-Entladestellung zu einer Entgasungsstellung, zu einer Beschichtungsstellung und dann zurück zur ursprünglichen Stellung; 2 shows, in a schematically simplified plan view, a device according to the invention for illustrating the movement of the layer carriers from a loading / unloading position to a degassing position, to a coating position and then back to the original position;
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Fig. 3 in Vergrößerung ein Schnitt gemäß Linie IH-III aus Fig. 2 zur Veransclailichung der Einrichtungen zur Aufnahme einer Charge der Schichtträger und der Einrichtungen zur Übergabe der Schichtträger in die Sprühkammer; 3 shows an enlarged section along line IH-III from Fig. 2 to Veransclailichung the facilities for Receiving a batch of the substrate and the devices for transferring the substrate into the spray chamber;
Fig. 4 ein Schnitt durch die Sprühkammer zur Veranschaulichung der Kanäle und Schirmplatten zur Einführung und Verteilung der Gase in die Sprühkammer und eines Kühlsystems zur Steuerung der Atmosphäre in der Sprühkainmer;4 shows a section through the spray chamber for illustration the channels and faceplates for introducing and distributing the gases into the spray chamber and a cooling system to control the atmosphere in the spray chamber;
Fig. 5 einen Schnitt gemäß der Linie V-V aus Fig. 4 zur Veranschaulichung der Schirmplatten zur Verteilung der Gase und zur lokalen Abschirmung der Sprühstrahlen, urn ein gleichförmiges Plasma und eine gleichförmige Beschichtung der Schichtträger zu erhalten;FIG. 5 shows a section along the line V-V from FIG. 4 to illustrate the faceplates for distribution of the gases and for the local shielding of the spray jets to create a uniform plasma and a uniform To obtain coating of the substrate;
Fig. 6 einen Teilschnitt durch die Kathode zur Verdeutlichtung weiterer Einzelheiten der Kanäle, Auslässe und Schirmplatten für die Gase;6 shows a partial section through the cathode to illustrate further details of the channels, outlets and Shield plates for the gases;
Fig. 7 teilweise im Schnitt eine Ansicht eines Bolzens zur Verteilung der Gase, der alternativ zu den Schirmplatten nach Fig. 6 verwendbar ist und 7 shows a view of a bolt, partially in section for distributing the gases, which can be used as an alternative to the faceplate according to FIG. 6 and
Fig. 8 ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung des zeitlichen Ablaufs der Arbeitstakte der einzelnen Teilmechanismen. 8 shows a time diagram to illustrate the chronological sequence of the work cycles of the individual sub-mechanisms.
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Halter für die Schichtträger und GrundaufbauHolder for the substrate and basic structure
In Fig. 1 ist ein Halter 20 für ein Paar ebener Schichtträger 21 dargestellt, welche aus Glas oder sonstigem keramikähnlichem Material hergestellt sein können. Der tablettartige Halter 20 wird durch seitliche Rahmenglieder 22 mit einer Nut zur Krfassung der Seitenkanten des Schichtträgers gebildet. An der Ober- und Unterseite sind Querglieder 25 und 24 an den aufrecht stehenden Rahmengliedern 22 befestigt. Das untere ^uerglied 2.k tragt ein Paar von Rädern 26 und 27, welche eine Bewegung des Halters 20 während des Sprühvorganges ermöglichen oder erleichtern. Zur Ebene der Räder 26,27 versetzt ist eine Führungsplatte 28 vorgesehen. . ·In Fig. 1, a holder 20 is shown for a pair of planar layer supports 21, which can be made of glass or other ceramic-like material. The tray-like holder 20 is formed by lateral frame members 22 with a groove for canting the side edges of the layer carrier. Cross members 25 and 24 are attached to the upright frame members 22 at the top and bottom. The lower member 2.k carries a pair of wheels 26 and 27, which enable or facilitate movement of the holder 20 during the spraying process. A guide plate 28 is provided, offset from the plane of the wheels 26, 27. . ·
Vor dem Besprühen der Schichtträger 21 sind diese zusammen mit den Haltern 20 inmdialer Anordnung in einem Magazin gelagert und werden zur Entgasung dieser Elemente in einem Ofen vorbehandelt. Wie Fig. 2 zeigt, werden die Halter20, während sie im Magazin/angeordnet und immer noch warm sind, in eine Magazinkammer ~$1 eingesetzt. Die Magazinkammer ^l ist eine von dreien, Vielehe alle von einem Joch 52 unterstützt werden. Dabei sind die Magazinkammern im Inneren eines Gehäuses 33 angeordnet, welches ein ähnliches Vakuum enthält wie die Sprühkammer J>k. Während des Einsetzens des Maga-zines 30. in die Magazinkainrner 3I in der Stellung 3IA ist diese gegenüber .dem Gehäuse 33 abgedichtet und offen, um den Ladevorgang zu ermöglichen. Im Anschluß an das Beladen mit Schichtträgern 21 wird die Magazinkamrner 3I soweit evakuiert, daß ihre Druckbedingungen denen innerhalb des Gehätsss 33 entsprechen. Das Joch .32 wird um 120° weiter getaktet, um dieBefore the layer supports 21 are sprayed, they are stored together with the holders 20 in a radial arrangement in a magazine and are pretreated in an oven in order to degas these elements. As shown in Fig. 2, while the holders 20 are placed in the magazine / and are still warm, they are inserted into a magazine chamber ~ $ 1. The magazine chamber ^ 1 is one of three, polygamy all supported by a yoke 52. The magazine chambers are arranged inside a housing 33 which contains a vacuum similar to that of the spray chamber J> k . While the magazine 30 is being inserted into the magazine container 3I in the 3IA position, the latter is sealed against the housing 33 and open in order to enable the loading process. Following the loading with the layer carriers 21, the magazine chamber 3I is evacuated to such an extent that its pressure conditions correspond to those within the housing 33. The yoke .32 is clocked by 120 ° to the
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Magazinkammer j51 Jn die Entgasungsstellung 3*B zu bringen. In dieser Stellung wird die Magazinkammer Jl eine gewisse Zeitspanne lang gehalten, während der Entgasungsprozeß läuft, um jegliche Gasrückstände in den Haltern 20 oder den Schichttragern 21 zu entfernen. Anschließend wird die Magazinkammer 3I in eine übergabe-Position 3IC weiterbewegt, wo das Magazin 30 schrittweise gedreht wird, um jeden Halter 20 in eine Stellung zu bringen, in der er zur Sprühkammer Jk befördert werdenlenn. Nach jeder Beförderung eines Halters 20 in die Sprühkammer y\ wird ein Halter 20 mit völlig besprühten Schichttragern an dem freien Platz in das Magazin 30 eingesetzt. Die Halter 20 werden in einer Kreisbahn um eine zylindrische Kathode herum geführt, die in der Sprühkammer y\ angeordnet ist. Die Weiterbewegung der Schichtträger 21 wird von einem Drehhalter 36 vorgenommen, welcher in aufeinanderfolgenden Takten weitergedreht wird und dabei jeden Halter 20 für die Schichtträger 21 von der Ladeposifcion aus um die Kathode herum und zurück zur ursprünglichen Position transprtiert, wo die Halter 20 wieder in das Magazin 30 zurückgegeben .werden. Die Magazinkammer yi wird anschließend in die anfängliche Ladestellung 3IA zurückgeführt, wo Luft in die Magazinkammer 3I gelangt und das Magazin 30 der Halter 20 für die Schichtträger 21 entnommen wird. Danach wird ein neues Magazin 30 mit aufgeheizten Haltern 20 und neuen zu beschichtenden Schichttragern 21 eingesetzt.Bring magazine chamber j51 Jn to degassing position 3 * B. In this position, the magazine chamber Jl is held a certain period of time, during the degassing process passes to remove any residual gases in the holders 20 or the Schichttragern 21 to be removed. The magazine chamber 3I is then moved further into a transfer position 3IC, where the magazine 30 is rotated step by step in order to bring each holder 20 into a position in which it can be conveyed to the spray chamber Jk. After each transport of a holder 20 into the spray chamber y \ , a holder 20 with completely sprayed layer supports is inserted in the free space in the magazine 30. The holders 20 are guided in a circular path around a cylindrical cathode which is arranged in the spray chamber y \. The further movement of the layer carriers 21 is carried out by a rotary holder 36, which is rotated further in successive cycles and thereby transports each holder 20 for the layer carrier 21 from the loading position around the cathode and back to the original position, where the holder 20 is returned to the magazine 30 can be returned. The magazine chamber yi is then returned to the initial loading position 3IA, where air enters the magazine chamber 3I and the magazine 30 of the holder 20 for the layer carriers 21 is removed. A new magazine 30 with heated holders 20 and new layer carriers 21 to be coated is then inserted.
Beschickungs- und TransporteinrichtungenLoading and transport equipment
Anhand der Fig. 3 werden nachfolgend die Verfahrensschritte und die Einrichtungen zur Beladung einer Magazinkammer 3I mit einem Magazin 30 für Schichtträger 21, die Weiterbeförderung der Magazinkammern 31 durch die Entgasungss1?ellung 3IB und zur Stellung 3IC für die übergabe der Schichtträger 21 in die Sprühkammer y\ näher erläutert. Jede Magazinkammer 3I3, the method steps and the devices for loading a magazine chamber 3I with a magazine 30 for layer carriers 21, the further conveyance of the magazine chambers 3 1 through the degassing position 3IB and to position 3IC for the transfer of the layer carriers 21 into the spray chamber are shown below y \ explained in more detail. Each magazine chamber 3I
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weist eine bottich- oder trommelartige Kammer 41 aus, * rostfreiem.Stahl auf, mit einem zentrisch angeordneten Tragzapfen 42, der am Boden der Kammer 41 befestigt ist. Im Inneren des Tragzapfens 42 ist eine mit einem'Plansch versehene Welle 43 vorgesehen, an der ein abnehmbares Magazin 30 gelagert ist. Das Magazin 30 vdist eine Vielzahl von sich radial erstreckenden U-firmigen Rahmen 44 auf mit nach oben - parallel zur Achse der Kammer 41 verlaufenden Nuten zur Aufnahme der Halter 20. Die Welle. 4j5 unterstützt das Magazin 30 mit einer Schulter .45. Durch die radiale Anordnung der Rahmen 44 liegen die Halter 20 für die Schichtträger 21 annähernd so,- daß die Vorderseite des einen Halters der Rückseite des anderen Halters gegenüberliegt. Diese Anordnung gewährleistet zusammen mit den reflektierenden inneren Oberflächen der Kammer 41 aus rostfreiem Stahl die Erhaltung der durch die Vorerwärmung den Schichtträgern 21 mitgeteilten Hitze und sichert so die weitere Entgasung der Halter 20 und der Schichtträger 21. Eine Verschlußstange 46 .ist gleitbar innerhalb der Welle 43 angeordnet. Am unteren Ende der Welle 4j5 ist ein Antriebsflansch 47 befestigt, der eine Vielzahl am Umfang mit Abstand voneinander angeordneter Ausnehmungen 48 aufweist, die der Aufnahme von Treibzapfen 49 dienen, die aus der Oberfläche einer Nabe 50 einer Nutenwelle 51 ausragen, welche'ihrerseits durch eine im Takt solenoidgesteuerte Antriebseinheit 52 in Drehung versetzt wird. Die Verschlußstange 46 weist einen Querzapfei 52 auf, der sich durch längliche Schlitze im Schaft 43 hindurch erstreckt und in einem sich gegenüberliegenden Paar einer Gruppe von Halteschlitzen 54 gelagert ist, die um die obere Außenfläche des Sagzapfens 42 angeordnet sind. Das obere Ende der Verschlußstange 46 wird von einer Druckfeder erfaßt und nach unten gedrückt. Der obere Bereich der has a tub-like or drum-like chamber 41, * rostfreiem.Stahl, with a centrally arranged support pin 42 which is attached to the bottom of the chamber 41. A shaft 43 provided with a flange on which a removable magazine 30 is mounted is provided in the interior of the support pin 42. The magazine 30 vd is a plurality of radially extending U-shaped frames 44 with upward - parallel to the axis of the chamber 41 extending grooves for receiving the holder 20. The shaft. 4j5 supports the magazine 30 with a shoulder .45. Due to the radial arrangement of the frames 44, the holders 20 for the layer carriers 21 are approximately in such a way that the front side of one holder is opposite the rear side of the other holder. This arrangement, together with the reflective inner surfaces of the stainless steel chamber 41, ensures that the heat imparted to the substrates 21 by the preheating is maintained and thus ensures the further degassing of the holders 20 and the substrates 21. A locking rod 46 is slidable within the shaft 43 arranged. At the lower end of the shaft 4j5 a drive flange 47 is attached, which has a plurality of recesses 48 arranged at a distance from one another on the circumference, which serve to receive drive pins 49 which protrude from the surface of a hub 50 of a grooved shaft 51 which, in turn, are supported by a in the cycle solenoid-controlled drive unit 52 is set in rotation. The locking rod 46 has a transverse pin 52 which extends through elongated slots in the shaft 43 and is journalled in an opposing pair of a group of retaining slots 54 disposed around the upper outer surface of the saw pin 42. The upper end of the locking rod 46 is gripped by a compression spring and pressed downwards. The top of the
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Verschlußstange 46 weist eine konische Schulter 59 auf, welche mit drei Hdial und über den Umfang verteilt angeordneten federbelasteten Verschlußbolzen 56 (von denen nur einer sichtbar ist) zur Lagesicherung des Magazines 30 gegenüber der Welle 43 zusammenarbeitet.Locking rod 46 has a conical shoulder 59, which is arranged with three halves and distributed over the circumference spring-loaded locking bolts 56 (only one of which is visible) to secure the magazine in position 30 cooperates with respect to the shaft 43.
In der Übergabestellung 3IC für die Sprühkammer J>k wird ein Luftdruckzylinder 57 betätigt, der die Nutenwelle 5I und deren Nabe 50 anhebt und so die Treibzapfen 49 in die Ausnehmungen 48 einführt. Wenn die Nabe 50 angehoben ist, so berührt ein mittig angeordneter Schubzapfen 58 die Verschlußstange 46 und drückt sie nach oben, um den Querzapfen 53 a^s den Halteschlitzen 54 zu heben und so die Drehbakeit der Welle 43 herzustellen. Die konische Schulter der Verschlußstange 46 drückt auf die federbelasteten Schließbolzen 56 und zwingt die Schließbolzen 56 damit in formschlüssigen Eingriff mit dem Magazin 50. Die Nutenwelle 51 wird zusätzlich gedreht, wobei sich die Nabe 50, die geflanschte Welle 43 und das Magazin 30 mitdrehen und die Rahmen 44 weiterschalten in Stellungen, in denen die Halter 20 in die Sprühkammer ^4 gefördert werden können. Wenn die taktweise Weiterschaltung der Rahmen 44 vollendet ist, wird die Nabe 50 zurückgezogen und der Querzapfen 5> durch die Druckfeder 55 erneut nach unten in seine Blokkierlage in einem Paar der Halteschlitze 5^ gedrückt, wodurch die Welle 43 und die Magazinrahmen 44 an einer weiteren Bewegung gehindert sind, während die Magazinkammer j5l in die Entladestellung J31A weiterbewegt wird.In the transfer position 3IC for the spray chamber J> k , an air pressure cylinder 57 is actuated, which lifts the splined shaft 5I and its hub 50 and thus introduces the drive pins 49 into the recesses 48. When the hub is raised 50, then touches a centrally located slider pins 58, the closure rod 46 and pushes it upwards to the transverse pin 53 a ^ s the retaining slots 54 to lift and produce the so Drehbakeit the shaft 43rd The conical shoulder of the locking rod 46 presses on the spring-loaded locking bolts 56 and thus forces the locking bolts 56 into positive engagement with the magazine 50. The grooved shaft 51 is additionally rotated, with the hub 50, the flanged shaft 43 and the magazine 30 also rotating and Frame 44 advance into positions in which the holder 20 can be conveyed into the spray chamber ^ 4. When the clockwise indexing of the frame 44 is completed, the hub 50 is retracted and the cross pin 5> is pressed again by the compression spring 55 down into its blocking position in a pair of the holding slots 5 ^, whereby the shaft 43 and the magazine frame 44 at another Movement are prevented while the magazine chamber j5l is moved into the unloading position J31A.
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Der Boden der Magazinkammer 3I ist desweiteren mit einer Reihe von über den Umfang im Abstand angeordneten öffnungen 61 versehen, welche taktweise in eine Lage geschaltet werden, in der eine Schubstange 62 im Takt durch die Ausnehmungen 62 geschoben werden kann, um jeden Halter 20 in die Sprühkammer 34 zu befördern.The bottom of the magazine chamber 3I is furthermore provided with a series of openings 61 spaced around the circumference, which are cyclically switched into a position in which a push rod 62 can be pushed through the recesses 62 in order to get each holder 20 into the To convey spray chamber 34.
Es soll nun das Beladen oder Beschicken einer Magazinkammer 31 mit einem Magazin von Schichtträgern 21 erläutert werden, was in der Ladestellung 3IA geschieht. Die Magazinkammer 3I weist in ihrem mittleren Bereich ein äußeres Gür,-telband 66 auf. Das Gürtelband 66 ruht auf den Rändern eines Armes 67 des/Toches 52. Wenn eine Magazinkammer 3I in der Ladestellung ist, so wird eine, mit einer Aushöhlung versehene, schüsselförrnige Platte 68 von einem Luftdruckz/linder 69 vorgeschoben und gelangt mit der Unterseite der Magazinkarnnsp 31 in Berührung. Die Platte 68 ist mit einem im Querschnitt 0-förmigen Dichtring 7I bestückt, der an der Unterseite der Magazinkammer 3I anliegt und die öffnungen 61 gegen das Vakuum im Gehäuse 33 abdichtet. Durch das Vorsdleben bzw. Hochschieben der Platte 68 bewegt sich die Magazinkammer 31 nach oben, so daß ihr oberer Flanschbereich einen im Querschnitt 0-firmigen Dichtring 72 in einer Nut an einer entgegenragenden vorspringenden Mündungspartie eines Ein- , trittszylinders 73 berührt, welcher sich durch eine öffnung im Gehäuse 33 erstreckt. Das obere Ende des Eintrittszylinders 73 ist durch einen schweren Metalldeckel 7^ abgedichtet. Wenn die Magazinkammer 3I in ihrer angehobenen Stellung ist, wird Luft oder trockenes Gas durch eine öffnung 76 eingelassen, um den Druck innerhalb der Magazinkammer 3I dem der Umgebungsatmosphäre anzugleichen. Der Metalldeckel 7^ wird sonach abgehoben und ein fertig mit Haltern 20 bestücktes Magazin 30 in die Magazinkammer 3I eingesetzt. Nach der Beendigung des Ladevorganges wird der Metalldeckel 74 wieder in die DichtstellungThe loading or loading of a magazine chamber 31 with a magazine of layer carriers 21 will now be explained, what happens in the loading position 3IA. The magazine chamber 3I has an outer belt or belt 66 in its central area. The belt strap 66 rests on the edges of an arm 67 of the hole 52. When a magazine chamber 3I is in the loading position, a bowl-shaped plate 68 provided with a cavity is advanced by an air cylinder 69 and comes with the underside of the magazine chamber 31 in touch. The plate 68 is equipped with a sealing ring 7I with an O-shaped cross-section, which rests on the underside of the magazine chamber 3I and seals the openings 61 against the vacuum in the housing 33. By vordleben or pushing up the plate 68, the magazine chamber 31 moves upwards, so that its upper flange area touches a sealing ring 72 with a 0-firm cross-section in a groove on an opposing projecting mouth portion of an inlet cylinder 73, which passes through a opening in the housing 33 extends. The upper end of the inlet cylinder 73 is sealed by a heavy metal cover 7 ^. When the magazine chamber 3I is in its raised position, air or dry gas is admitted through an opening 76 in order to equalize the pressure within the magazine chamber 3I to that of the ambient atmosphere. The metal cover 7 ^ is therefore lifted off and a magazine 30 fully equipped with holders 20 is inserted into the magazine chamber 3I. After the completion of the loading process, the metal cover 74 is again in the sealing position
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gebracht. Sodann wird die Verbindung der Öffnung 76 mit der Umgebung unterbrochen und zur Herstellung eines Vakuums Luft durch die Öffnung 76 abgesaugt. Dieses Vakuum kann zunächst durch eine mechanische Pumpe erzeugt und anschließend mit Hilfe einer Diffusionspumpe seinem endgültigen Viert angenähert werden. Wenn das Vakuum in der Magazinkara^r 3I wiederhergestellt ist, wird die Platte 68 abgesenkt, worauf die Magazinkammer Jl wieder von dem Arm 67 des Joches 32 unterstützt wird.brought. The connection between the opening 76 and the environment is then interrupted and air is sucked out through the opening 76 to produce a vacuum. This vacuum can first be generated by a mechanical pump and then brought closer to its final fourth with the help of a diffusion pump. When the vacuum in the Magazinkara ^ r 3I is restored, the plate 68 is lowered, is supported again by the arm 67 of the yoke 32 to which the magazine chamber Jl.
Das Joch 32 ist an einer drehbaren Welle 77 befestigt, die mit geeigneten Abdichtungen und Lagern im unteren Bereich des Gehäuses 33 angeordnet ist. Die Welle 77 wird durch ein Kegelradgetriebe 78 getrieben, welches särerseits durch eine geeignete solenoidgesteuert taktweise schaltbare Antriebseinheit in Drehtewegung versetzt wird, um dieWelle und das Joch 32 im Takt weiterzuschalten. Die nicht näher dargestellte solenoidgesteuerte Antriebseinheit wird im Anschluß an jede abgeschlossene Beladung der Magazinkammer 31 mit einem Magazin 30 von beschichteten Schichtträgern 21 betätigt und schaltet das Joch 32 in eine um 120° gedrehte Stellung weiter. Während jeder Drehung der Welle 77 wird eine mit unbeschichteten Schichtträgern 21 beladene Magazinkammer 3I zur Entgasungsstellung 3IB (vgl. Fig. 2) befördert. Insoweit, als das Vakuum oder der Unterdruak in dem GeJräuse 33 ständig aufrechterhalten wird, liegt die Temperatur innerhalb des Gehäuses 33 liner als in der Umgebungsatmosphäre, so daß die vorerhitzten Schichtträger 21 vor ihrer Weiterbeförderung in die Sprühkammer y\ noch weiter entgast werden.The yoke 32 is attached to a rotatable shaft 77 which is arranged in the lower region of the housing 33 with suitable seals and bearings. The shaft 77 is driven by a bevel gearbox 78, which on the other hand is set in rotation by a suitable solenoid-controlled drive unit which can be switched in cycles, in order to switch the shaft and the yoke 32 further in cycle. The solenoid-controlled drive unit, not shown in detail, is actuated after each completed loading of the magazine chamber 31 with a magazine 30 of coated layer carriers 21 and switches the yoke 32 further into a position rotated by 120 °. During each rotation of the shaft 77, a magazine chamber 3I loaded with uncoated layer carriers 21 is conveyed to the degassing position 3IB (cf. FIG. 2). In that regard, is constantly maintained as the vacuum or Unterdruak in the GeJräuse 33, the temperature is within the housing 33 liner than in the ambient atmosphere, so that the preheated substrate are further degassed 21 prior to their further transportation into the spray chamber y \.
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Beschfckungseinrichtungen für die SprühkammerLoading devices for the spray chamber
Wie anhand der Fig. 3 erläutert werden kann, schaltet das Joch 32 jede Magazinkammer 31 in die Stellung 3IC, toi wo aus die Schichtträger 21 in die Sprühkammer 34 hineinbefördert werden. Nach der Weiterschaltung der Magazinkammer 3I in diese Stellung wird der Luftdruckzylinder 57 betätigt, um die Treibzapfen 49 in die Ausnehmungen 48' des Antriebsflansches 47 einzuführen. Die solenoidgesteuert schaltende Antriebseinheit 52 wird sodann bäätigt und dreht einen Antriebsriemen 78, der taktweise ein Zahnrad 79 auf der Nutenwelle 5I bewegt, das seinerseits die Nutenwelle 51, die Nabe 50, die geflanschte Welle 43 und das Magazin 30 absatzweise in Drehung versetzt und jeden Halter gegen einen Schlitz 146 im Gehäuse 33 ausrichtet. Wenn ^eäer Halter 20 mit dem Schlitz 146 fluchtet, wird die Schubstange 62 mit ihrer oberen Rolle 80 hochgeschoben, so daß die Rolle 80 die Führungsplatte 28 des Halters 20 berührt. Die Bewegung der Schubstange 62 wird durch eine übliche Kugelmutter-Schraubenanordnung 81 bewerkstelligt, die ihrerseits durch, eine solenoidgesteuerte Antriebseinheit 82 gesteuert wird. Der Halter 20 bewegt sich sodann, von Fuhrurgselementen ausgerichtet, durch den Schlitz 146 im Gehäuse 33 und zwischen einem Paar seitlicher schienenförmiger Stützen 84 nach oben, bis das obere Querglied 23 des Halters 20 von einem Paar einerAs can be explained with reference to FIG. 3, the yoke 32 switches each magazine chamber 31 into position 3IC, toi where the layer carriers 21 are conveyed into the spray chamber 34. After the magazine chamber 3I has been indexed into this position, the air pressure cylinder 57 is actuated in order to insert the drive pins 49 into the recesses 48 ′ of the drive flange 47. The solenoid-controlled switching drive unit 52 is then actuated and rotates a drive belt 78, which clocks a gear 79 on the grooved shaft 5I moves, which in turn rotates the grooved shaft 51, the hub 50, the flanged shaft 43 and the magazine 30 intermittently and each holder aligns with a slot 146 in housing 33. When the holder 20 is aligned with the slot 146, the push rod 62 is pushed up with its upper roller 80 so that the roller 80 contacts the guide plate 28 of the holder 20. The movement of the push rod 62 is brought about by a conventional ball nut screw assembly 81, which in turn is controlled by a solenoid controlled drive unit 82. The holder 20 then moves, aligned by wagon members, through the slot 146 in the housing 33 and between a pair of side rail-shaped supports 84 upwardly until the upper cross member 23 of the holder 20 of a pair of one
klammerncling
Gruppe von Feder« /85 erraßt wird, die von einem oberen Rahmenteil 86 des Drehhalters 36 nach unten ragen. Der Drehhalter 36 weist ferner einen unteren Rahmenteil 89 (vgl. Fig. 4) auf, der an einer Nabe 9I einer Antriebswelle 92 befestigt ist. Die Antriebswelle 92 wird von einer solenoidgesteuerten Antriebseinheit 93 taktweise weitergeschaltet.· Der untere Rahmenteil 89 ist gegen den übrigen Drehhalter 36 durch zwischengeschaltete Isoliersäulen 95 elektrisch isoliert, wobeiGroup of spring "/ 85 is eroded by an upper part of the frame 86 of the rotary holder 36 protrude downwards. The rotary holder 36 also has a lower frame part 89 (see. Fig. 4) which is attached to a hub 9I of a drive shaft 92 is. The drive shaft 92 is indexed by a solenoid-controlled drive unit 93. · The lower one Frame part 89 is interposed against the rest of the rotary holder 36 Isolieräulen 95 electrically insulated, wherein
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der Hauptteil des Drehhalters 36 sich auf den Isoliersäulen 95 abstützt.the main part of the rotary holder 36 rests on the insulating pillars 95 supports.
Wenn die Schubstange 62 einen Halter 20 in die Sprühkammer 34 befördert, so unterstützt die Rolle 80 den Halter 20 im Bereich der Führungsplatte 28. Die Federklammern 85 sind zwar an sich stark genug, um den Halter 20 festzuhalten, zur Sicherung der stabilen Lage der Halter 20 während des Weiterschaltens duch die Sprühkammer 34 bewegt sich der mit Rädern 26, 27 versehene Halter 20 auf einer Schiene 101 (vgl. Fig. 3 und 4). Beim Weiterschalten des Drehhalters 36 läuft das Rad 26 auf die Schiene 101, während die Führungsplatte 28 auf der Rolle 80 anliegt. Nachdem auch das Rad 27 auf die Schiene 101 aufgelaufen ist, wird ein mit beschichteten Schichtträgern 21 versehener Halter 20 auf die Rolle 80 aufgesetzt.When the push rod 62 conveys a holder 20 into the spray chamber 34, the roller 80 supports the holder 20 in the area of the guide plate 28. The spring clips 85 are actually strong enough to hold the holder 20 in place, to ensure the stable position of the holder 20 during switching through the spray chamber 34 moves the holder 20 provided with wheels 26, 27 on a rail 101 (cf. FIGS. 3 and 4). When indexing the rotary holder 36, the wheel 26 runs on the rail 101, while the guide plate 28 rests on the roller 80. After that too Wheel 27 has run onto the rail 101, a holder 20 provided with coated layer carriers 21 is placed on it the roller 80 put on.
SprühkammerSpray chamber
Die konstruktiven Einzelheiten der Sprühkammer 34 gehen insbesondere aus den Fig. 4 und 5 hervor. Die Sprühkammer 34 weist einen äußeren Hohlzylinder 102 auf, der zviechen einer Kopfplatte I03 und einer Bodenplatte 104> die abgedichtet auf der Oberseite des Gehäuses 33 angeordnet ist, gehalten ist. Der Hohlylinder 102 ist aus Aluminium hergestellt und an seiner Innenseite eloxiert, um die Wärmeabsorption zu begünstigen. Um die Außenoberfläche des Hohlzylinders 102 herum ist ein Rohr oder ein drahtförmlger Stab I06 in Spiralwindungen gelegt, über die Spiralwindungen ist eine trommelförmlge Manschette 107 gesetzt, so daß ein spiralförmiger Kanal zwischen den Windungen, der Außenfläche des Hohlzylinders 102 und der Innenfläche der trommeiförmigen ManschetteThe structural details of the spray chamber 34 go in particular from FIGS. 4 and 5 emerge. The spray chamber 34 has an outer hollow cylinder 102, which has a top plate I03 and a bottom plate 104> which is arranged in a sealed manner on the upper side of the housing 33 is held. The Hohlylinder 102 is made of aluminum and anodized on the inside to promote heat absorption. Around the outer surface of the hollow cylinder 102 around it is a tube or a wire-shaped rod I06 in spiral windings placed over the spiral windings is a drum shape Cuff 107 set so that a spiral channel between the turns, the outer surface of the hollow cylinder 102 and the inner surface of the drum-shaped sleeve
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gebildet ist. Durch diesen spiralförmigen Kanal wird Wasser gefördert, um die Wärmeableitung weiter zu ver- . bessern. Im Hohlzyiinder 102 ist ein weiterer, an der Kopfplatte 103 befestigter innerer Zylinder Io8 koaxial angeordnet, der ebenfalls aus Aluminium besteht. Der innere Zylinder 108 weist einen umlaufenden Kanal 109 und Veründungskanäle 111 und 112 auf, die sich vom Kanal 109 in Längsr-ichtung weg erstrecken. Der Kanal 109 ist durch eine Zuleitung lljj .mit einem Speicher für inertes Gas oder für eine Mischung von inertem mit reaktivem Gas verbunden, wie etwa einer Mischung aus Argon und Stickstoff. Das Gas wird durch die Kanäle 109, I11j 112 verteilt und durch eine Reihe von Auslassen 114 ausgestoßen. Die Auslässe 114 fluchten mit Durchlässen 116 in einer zylindrischen Kathode 11?, die aus Tantal oder einem anderen Metall bedßht, welches auf die Schichtträger 21.aufgesprüht werden soll. Wie sich aus den Fig. 5 und 6 ergibt, sind die Durchtritteis formed. Water is pumped through this spiral channel to further dissipate heat. improve. In the hollow cylinder 102, a further inner cylinder Io8, which is fastened to the head plate 103 and which is also made of aluminum, is arranged coaxially. The inner cylinder 108 has a circumferential channel 109 and orifice channels 111 and 112 which extend away from the channel 109 in the longitudinal direction. The channel 109 is connected by a supply line 11j to a reservoir for inert gas or for a mixture of inert and reactive gas, such as a mixture of argon and nitrogen. The gas is distributed through channels 109, I 11 j 112 and expelled through a series of outlets 114. The outlets 114 are aligned with openings 116 in a cylindrical K a Thode 11 ?, the bedßht of tantalum or another metal which is to be 21.aufgesprüht on the substrate. As can be seen from FIGS. 5 and 6, the passages are
116 gegen eine Reihe von streifenförmigen Schirmplatten 118 ausgerichtet, welche sich in Längsrichtung der Kathode 117 erstrecken und aus demselben Material wie die Kathode bestehen können. Die Schirmplatten 118 sind dabei mit der Kathode HY leitend verbunden, so daß sie als Bestandteile der Kathode wirken. Das aus den Auslassen 114 und den Durchlässen 116 tretende Gas trifft auf die Schirmplatten 118 und wird zu den anschließenden Oberflähenbereichen der Kathode116 against a series of strip-shaped faceplates 118 aligned, which extend in the longitudinal direction of the cathode 117 and consist of the same material as the cathode can. The shield plates 118 are conductively connected to the cathode HY so that they are part of it the cathode act. The gas emerging from the outlets 114 and the passages 116 impinges on the faceplates 118 and becomes the subsequent surface areas of the cathode
117 abgelenkt.117 distracted.
Zur Steuerung der Hitze ist die Innenseite des inneren Zylinders 108 mit Wasser gekühlt. Das Wasser wird durch ein Rohr 121 zugeführt, tritt in ein Sackloch 122 ein und steigt sodann nach oben, wo es von einer Rohranordnung 123 abgeführt wird.The inside of the inner cylinder is used to control the heat 108 cooled with water. The water is supplied through a pipe 121, enters a blind hole 122 and then rises upwards, where it is discharged by a pipe assembly 123 will.
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Der Zylinder 108 ist mit Dichtringen I3I und Ij52 O-förmigen Querschnittes bestückt, um den Durchtritt von Wasser in die Sprühzone auszuschließen. Der äußere Hohlzylinder 102 ist ebenfalls mit Dichtringen I35 und Ijj4 O-förmigen Querschnittes versehen, um gegen die Umgebungsatmosphäre abzuschließen. Die Wirkungsweise des Dichtringes I3I soll als typisch näher erläutert werden: Die' Kopfplatte 103 v/eist einen Einschnitt auf, in den der obere Abschnitt des inneren Zylinders ]08 mit einer abgesetzten Kante eingreift. Der Ausschnitt in der Kante des Zylinders I08 nimmt den Dichtring Ij51 auf, der andererseits die Kopfplatte 103 abstützt, deren Gewicht somit den Dichtring lOJ auf Druck belastet. Das V/asser im Inneren des Zylinders I08 muß die Berührungslinien l^la und IJIb oder die Linien Ij5lc und l^ld passieren, bevor es zur Sprühzone gelangt. In anderen Worten, gewährleistet die Pressung der O-Ringe sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung zwei Berührungiinien, die vom abzudichtenden Medium passiert v/erden müssen, bevor das abzudichtende Medium durch die Dichtung dringt.The cylinder 108 is O-shaped with sealing rings I3I and Ij52 Cross-section equipped to prevent the passage of water into the Exclude the spray zone. The outer hollow cylinder 102 is also O-shaped with sealing rings I35 and Ijj4 provided to seal against the ambient atmosphere. The mode of action of the sealing ring I3I should be closer than typical The following are explained: The head plate 103 has a cut into which the upper section of the inner cylinder 08 engages with a stepped edge. The cutout in the edge of the cylinder I08 accommodates the sealing ring Ij51, which on the other hand, the head plate 103 is supported, its weight thus the sealing ring lOJ loaded under pressure. The water inside of the cylinder I08 must meet the lines of contact l ^ la and IJIb or pass lines Ij5lc and l ^ ld before going to the spray zone got. In other words, the pressing ensures the O-rings in both horizontal and vertical directions two lines of contact that must be passed by the medium to be sealed before the medium to be sealed through the seal penetrates.
Wie insbesondere aus Fig. 5 hervorgeht, liegt jeder Halter 20 für die Schichtträger 21, zwischen benachbarten schienenförmigen Stützen 84 des Drehhalters 36 gelagert, während des Sprühvorganges im radialen Raum zwischen zwei benachbarten Schirmplatten 118. Infolge der ebenen Ausbildung der Schichtträger 21 liegt der mittlere Bereich jedes Schichtträgers 21 näher an der zylindrischen Oberflüche der Kathode II7 und würde somit eine stärkere Beschichtung erhalten. Zum AusJLeich dieser geometrischen Inhomogenität und zur Gewährleistung einer gleichförmigen Beschichtung mit Sprühmaterial ist ein Paar von Schirraplatten I36, ly vorgesehen, die in der Sprühzone zur teilweisen Abschirmung des Sprühmaterials angeordnet sind und das Sprühmaterial während der Zeit, in derAs can be seen in particular from FIG. 5, each holder is located 20 for the substrate 21, between adjacent rail-shaped Supports 84 of the rotary holder 36 mounted, during the spraying process in the radial space between two adjacent Face plates 118. As a result of the planar design of the layer supports 21, the central area of each layer support 21 lies closer to the cylindrical surface of the cathode II7 and would thus receive a thicker coating. To compensate for this geometric inhomogeneity and to guarantee it a uniform coating with spray material is a pair of dish plates I36, ly provided, which in the Spray zone arranged for partial shielding of the spray material are and the spray material during the time in which
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jeder Schichtträger 21 in der Sprühkammer J>k ist, an zwei Stollen abfangen. Die Schirmplatte 1^6 ist als Winkeleisen mit senkrecht aufeinander-stehenden Schenkeln ausgebildet, um ein Verwerfen durch die beim Sprühvorgang entstehende Hitze EU verhindern. Die Abschirmwirkung durch die Schirmplatto 136 ist derart, daß die seitlichen. Randberdche jedes Schichtträgers 21 voll den Sprühstrahlen ausgesetzt sind. Dabei ist zu beachten, daß die streifenförmigen Schirmplatten 118 in Richtung auf dieselben Randbereiche hin vorstehen, so daß dadurch, daß die Schirmplatten 118 als Teil der Kathode II7 wirken, diese Randbereiche einer verstärkten Besprüiiung ausgesetzt sind. Die Wirkung dieser Maßnahmen insgesamt führt dazu, daß das Sprühmaterial ■ die die Sprühkammer Jh -verlassenden Schichtträger 21 in einer gleichförmigen Schicht bedeckt. ■- ■ "every layer support 21 in the spray chamber J> k , intercept it at two studs. The shield plate 1 ^ 6 is designed as an angle iron with legs perpendicular to one another in order to prevent warping due to the heat EU generated during the spraying process. The shielding effect by the shield plate 136 is such that the lateral. Edge surface of each substrate 21 are fully exposed to the spray jets. It should be noted that the strip-shaped screen plates 118 protrude in the direction of the same edge areas, so that because the screen plates 118 act as part of the cathode II7, these edge areas are exposed to increased spraying. The total effect of these measures results in that the spray material ■ the spray chamber century -verlassenden substrate 21 in a uniform layer covering. ■ - ■ "
Wenn der Drehhalter j5ö in einer KreistEwegung die koaxial angeordnete Kathode II7 umrundet und ein mit einer filmartigen Schicht versehener Schichtträger 21 in fluchtende Stellung pram Schlitz I2I-6 gebracht ist, so wird eine obere Schubstange 1^1 von einem Mechanismus l2f2 aus betätigt, der im Aufbau demjenigen zur Betätigung der Schubstange 62 entspricht, so daß der betreffende Halter 20 aus dem ßirjriff dor Fodorklammern 85 heraus nach unten gegen die immer noch in ihrer oberen Stellung befindliche Schubstange 62 gedrückt wird. Die Schubstangen 141 und 62 bewegen sich nun gemeinsam nach unten, um den Halter 20 zurück in das Magazin 30 zu befördern. Wenn das Magazin j50 vollständig mit beschichteten , Schichtträgern 21 angefüllt ist, dann v/ird erneut der solenddgoiiteuerte Schaltmechanismus für das Joch J>2 in Betrieb gesetzt und befördert üie Magazinkammer J>1 zurück in ihre ursprüngliche Lage 3IA. Nachdem Luft in die Magazinkammer 3I eingelassen worden ist, wird der Deekel 7^ abgehoben und das Magazin 30 mit den fertig beschichteten Schichtträgern 21 in When the rotary holder j5ö circles the coaxially arranged cathode II7 and a layer carrier 21 provided with a film-like layer is brought into alignment with the slot I 2 I-6, then an upper push rod 1 ^ 1 from a mechanism l 2 f2 actuated, which corresponds in structure to that for actuating the push rod 62, so that the holder 20 in question is pressed from the ßirjriff dor Fodor clamps 85 out against the push rod 62, which is still in its upper position. The push rods 141 and 62 now move downwards together in order to convey the holder 20 back into the magazine 30. When the magazine j50 is completely filled with coated, layer carriers 21, the solenddgoiiteuierte switching mechanism for the yoke J> 2 is put into operation again and transports the magazine chamber J> 1 back to its original position 3IA. After air has been admitted into the magazine chamber 3I, the cover 7 ^ is lifted off and the magazine 30 with the coated supports 21 in
den Haltern 20 entfernt, wonach die Magazinkammer J5l einem neuen Magazin j50 mit unbeschichteten Schichtträgern 21 bestückt wird. *removed from the holders 20, after which the magazine chamber J5l is equipped with uncoated substrates 21 in a new magazine j50. *
Der Betrieb der verschiedenen solenoidgesteuerten Antriebseinheiten und ihrer Luftdruckzylinder kann hinsichtlich der einzuhaltenden Arbeitstakte durch ein nockengesteuertes Kontrollelernent in derjenigen Folge gesteuert werden, dte in dem Zeitdiagramm der Fig.8 veranschaulicht ist. Alternativ können die einzelnen Arbeitsphasen im Betrieb der verschiedenen Mechanismen der Vorrichtung jedoch auch durch eine Reihe von Endschaltern und einen elektrischen Steuerkreis gesteuert werden. Die spezielle Ausbildung der Mittel zur Steuerung der Arbeitstakte kann auch auf andere V/eise erfolgen, sofern damit die verschiedenen Arbeitsschritte in der beschriebenen Reihenfolge steuerbar sind. The operation of the various solenoid-controlled drive units and their air pressure cylinders can be controlled with regard to the work cycles to be maintained by a cam-controlled control element in the sequence illustrated in the timing diagram in FIG. Alternatively, however, the individual work phases in the operation of the various mechanisms of the device can also be controlled by a series of limit switches and an electrical control circuit. The special design of the means for controlling the work cycles can also take place in other ways, provided that the various work steps can be controlled in the order described.
In Fig. 7 ist eine alternative Anordnung zur Bciifczung der Kathode 117 mit inertem Gas da§itellt. Die Schirmplatten 118 sind hierbei durch eine Reihe von Bolzen I5I ersetzt, die in den Durchlässen 116 der Kathode II7 sitzen. Die Bolzen I5I weisen jeweils ein Sackloch I52 und ein Paar \cn Schlitzen 152 auf, wobei das Sackloch I52 den aus dem hiermit fluchtenden Auslaß 114 Gasstrom ausgesetzt ist. Es sei darauf hingevrlesen, daß das Ende des Bolzens I5I im Bereich seines SitzeE dem vergleichsweise kühlen inneren Zylinder I08 frei zuliegt. Die vorstehenden Bolzen I5I wirken als Teil der Kathode II7 und liegen den Randbereichen der Schichtträger 21 in den Zeiträumen zwischen den Schalttakten des Drehhälters 36 näher, so daß eine gleichförmigere Ablagerung der Metallschicht auf dem Schichtträger 21 gewährleistet wird. 7 shows an alternative arrangement for placing the cathode 117 with inert gas. The shield plates 118 are here replaced by a series of bolts I5I, which sit in the passages 116 of the cathode II7. The bolts I5I each have a blind hole I52 and a pair of slots 152, the blind hole I52 being exposed to the gas flow from the outlet 114 which is aligned with it. It should be noted that the end of the bolt I5I in the area of its seat E is exposed to the comparatively cool inner cylinder I08. The protruding bolts I5I act as part of the cathode II7 and are closer to the edge regions of the substrate 21 in the periods between the switching cycles of the rotary holder 36, so that a more uniform deposition of the metal layer on the substrate 21 is ensured.
+) austretenden+) exiting
Zeitliche Lage der ArbeitstakteTemporal position of the work cycles
In der Ladestellung 3IA, bei entferntem Deckel 7Jj-, wird ein vorerhitztes Magazin 30 (vgl. Fig. 2 und 3) mit immer noch warmen Haltern 20 und Schichtträgern 21 in die Magazinkammer 31 eingeführt. Nach der Füllung der Magazinkammer 31 wird der Deckel 74 wieder aufgesetzt und die Luft durch die öffnung 76 abgesaugt 3 so daß der erwünschte Unterdruck entsteht. Die schüsseiförmige platte 68 wird nach Art einer Hebebühne abgesenkt und setzt die Magazinkammer 3I wieder auf dem Joch 32 ab. Das Joch 32 wird sodann zur Entgasungsstellung 3IB X'ieitergesehaltet und dort gehalten, während eine der anderen Magazinkammern 3I entladen und wieder erneut geladen und die andere Magazinkammer 3I in Transportverbindung mit der Sprühkammer 34 steht. Beim nächsten Schaltschritt oes Joches 32 wird das entgaste Magazin 30 mit den Schichtträgern 21 in die Ladestellung zur Sprühkammer 34 gebracht. Die Kupplung im Bereich der Nabe 50 und des Flansches 47 wird durch Betätigung des Druckluftzylinders 57 hergestellt, so daß das Magazin 30 anschließend weitergeschaltet werden kann. Die Schubstange 62 wird betätigt und befördert den ersten ausgerichteten Halter 20 durch die fluchtenden Schlitze 146 und 147 an der Oberseite des Gehäuses 33 und in der Bodenplatte 104 der Sprühkammer 34 in den Drehhalter 36. Diese fluchtenden Schlitze 146 und 147 tangieren die anschließende kreisförmige Bewegungsbahn der Halter 20 in der Sprühkammer 34. Der Drehhalter 36 wird sodann weitergeschaltet und der aufgenommene Halter 20 soweiterbeegt, daß die Räder 26 und 27 auf die Schiene auflaufen. Die Halter 20 werden dabei durch die Federklammern 85 "gehalten, wobei die in der Schiene 101 laufenden Räder . 26 und 27 eine stabile Lage der Schichtträger 21 während des Sprühvorganges gewährleisten. Über die Leiter I5I1 wirdIn the loading position 3IA, with the cover 7Jj- removed, a preheated magazine 30 (cf. FIGS. 2 and 3) with still warm holders 20 and layer carriers 21 is inserted into the magazine chamber 31. After the magazine chamber 31 has been filled, the cover 74 is put back on and the air is sucked out through the opening 76 3 so that the desired negative pressure is created. The bowl-shaped plate 68 is lowered in the manner of a lifting platform and places the magazine chamber 3I back on the yoke 32. The yoke 32 is then held to the vent position 3IB X'ieitergesehaltet and there during one of the other magazine chambers 3I unloaded and reloaded again, and the other magazine chamber 3I i, n transport compound having the spray chamber 34th In the next switching step oes yoke 32, the degassed magazine 30 with the layer carriers 21 is brought into the loading position for the spray chamber 34. The coupling in the area of the hub 50 and the flange 47 is produced by actuating the compressed air cylinder 57, so that the magazine 30 can then be indexed. The push rod 62 is actuated and conveys the first aligned holder 20 through the aligned slots 146 and 147 on the top of the housing 33 and in the bottom plate 104 of the spray chamber 34 into the rotary holder 36. These aligned slots 146 and 147 are tangent to the subsequent circular movement path of the Holder 20 in the spray chamber 34. The rotary holder 36 is then indexed further and the holder 20 that has been received is moved further so that the wheels 26 and 27 run onto the rail. The holder 20 are held by the spring clips 85 ", whereby the current in the rail 101 wheels. 26 and 27, a stable position of the substrate 21 during the spraying operation guarantee. Over the conductor 1 is I5I
- 20 309809/1 097- 20 309809/1 097
eine Hochspannung angelegt, wohingegen der innere Zylinder 108 und der Drehhalter 36 geerdet sind.a high voltage is applied, whereas the inner cylinder 108 and the rotary holder 36 are grounded.
Der Drehhalter 36 wird nunmehr weitergeschaltet und bewegt die Halter 20 auf einer kreisförmigen Bahn um dieloaxial gelegene Kathode II7 herum. Die strelfenförraigen Schirmplatten 118 der Kathode II7 wirken mit den Schirmplatten 136 und 137 zusammen, um sicherzustellen, daß die Ränder der Schichtträger 21 Sprühmaterial in derselben Menge erhalten wie die mittleren Bereiche der Schichtträger.The rotary holder 36 is now indexed and moved the holders 20 on a circular path around the coaxially located cathode II7 around. The strelfen-shaped faceplates 118 of the cathode II7 cooperate with the face plates 136 and 137 to ensure that the edges the substrate 21 received spray material in the same amount as the central areas of the substrate.
Durch die Bewegung des Drehhalters 36 wird ein Halter 20 mit beschichteten Schichtträgern 21 über die fluchtenden Schlitze 146 und 147 gebracht, so daß die Führungsplatte 28 auf der Rolle 80 der immer noch in der oberen Lage befindlichen Schubstange 62 aufsitzt. Die Schubstangen 141 und 62 bewegen sich nun gemeinsam und lassen den Halter lh das Magazin 30 hinab. Das Magazin 30 wird sodann durch den Antrieb über die eingerastete Kupplung - die Treibzapfen 49 der Nabe 50 greifen in die Ausnehmungen 48 im Treibflansch 47 ein -um eine Stellung weitergeschaltet. Dieser Arbeitstakt hält an, bis das Magazin 30 voll mit mit einer filmartigen Schicht versehenen Schichtträgern beladen ist. Sodann wird das Joch 32 weitergeschaltet und befördert die Magazinkammer 3* unter den Deckel 74, wonach das Entladen und erneute Laden der Magazinkammer 3I mit den Magazinen 30 stattfinden kann.The movement of the rotary holder 36 creates a holder 20 with coated substrates 21 over the aligned Slots 146 and 147 brought so that the guide plate 28 on the roller 80 of the is still in the upper position Push rod 62 is seated. The push rods 141 and 62 now move together and leave the holder lh down the magazine 30. The magazine 30 is then through the drive via the engaged coupling - the drive pins 49 of the hub 50 engage in the recesses 48 in the Driving flange 47 switched to one position. This work cycle continues until the magazine 30 is full is loaded with a film-like layer provided support. Then the yoke 32 is switched on and conveyed the magazine chamber 3 * under the cover 74, after which the unloading and reloading of the magazine chamber 3I with the Magazines 30 can take place.
Wenn die Vorrichtung zur ^schichtung mit Beta-Tantal benutzt wird, so wird als in-ertes Gas Argon in die Sprühkammer eingeführt. Wenn der Film aus Beta-Tantal für die Herstellung eines Oxyd-Dieleketrikums eines Kondensators verwendet werden soll, dann muß ein vergleichsweise dicker Film von beispielsweiseIf the device is used for stratification with beta-tantalum argon is introduced into the spray chamber as the inert gas. If the beta-tantalum film is to be used to make an oxide dielectric of a capacitor, then a comparatively thick film of for example
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5000 R in längerer Zeit aufgebracht werden. Dies kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr einfach dadurch erreicht werden, daß der Zeitabstand der Schalttakte der verschiedenen Aggregate der Vorrichtung vergrößert wird. Wenn mit der Vorrichtung ein Film von Tantalnitrid für die nachfolgende Fertigung von Widerstandselementen hergestellt werden soll, so wird für das in die.S-prühkammer J^ einzuführende Gas eine Mischung aus Argon und Stickstoff benutzt. In diesem Falle ist es erforderlich, die Wärme in den Schichtträgen 21 zu halten, um Widerstände mit einem geringen Temperaturkoeffizienten für den Widerstand zu erhalten. Diese Erwärmung kann dadurch erreicht warden, daß ein dünnes reflektierendes Blatt aus rostfreiem Stahl hinter jeden in einem Träger 20 gelagerten Schichtträger 21 angeordnet wird.5000 R can be applied over a longer period of time. In the device according to the invention, this can be achieved very easily by increasing the time interval between the switching cycles of the various units of the device. If the device is to be used to produce a film of tantalum nitride for the subsequent production of resistance elements, a mixture of argon and nitrogen is used for the gas to be introduced into the spray chamber J ^. In this case it is necessary to keep the heat in the layer supports 21 in order to obtain resistors with a low temperature coefficient for the resistance. This heating can be achieved by placing a thin reflective sheet of stainless steel behind each substrate 21 stored in a substrate 20.
Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, ist die Auswahl der Mechanismen und der Teile der erflndungsgemäßen Vorrichtung lediglich beispielhaft für eine Ausführungsform der Erfindung und können zahlreiche Abänderungen vorgenommen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die einzelnen Einheiten der Vorrichtung* . können beispielsweise auch.so angeordnet werden, daß das Joch J2 die Magazinkammer j5l von oben auf die Sprühkammer y\ aufsetzt, anstatt von inten am Boden der Sprühkammer J>k ansetzt. In diesem Falle wird der Beförderungsmechanismus umgekehrt und werden demzufolge die Halter 20 nach unten statt nach oben geschoben, um den Drehhalter 36 zu beladen.As the above description shows, the selection of the mechanisms and the parts of the device according to the invention is merely exemplary of an embodiment of the invention and numerous modifications can be made without departing from the scope of the invention. The individual units of the device *. can, for example, also be arranged so that the yoke J2 places the magazine chamber j5l on top of the spray chamber y \ instead of in the bottom of the spray chamber J> k . In this case, the conveying mechanism is reversed and consequently the holders 20 are pushed downward instead of upward in order to load the rotary holder 36.
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