DE2241634B2

DE2241634B2 - Process for the continuous application of metallic coatings on flat workpieces by means of cathode sputtering

Info

Publication number: DE2241634B2
Application number: DE2241634A
Authority: DE
Inventors: Carroll Hitchcock North Andover Mass. George (V.St.A.)
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1971-08-26
Filing date: 1972-08-24
Publication date: 1974-11-21
Also published as: JPS4831185A; NL155314B; SE391739B; DE2241634A1; IT962154B; BE787884A; FR2165849B1; CA992910A; FR2165849A1; NL7211410A; GB1406509A; JPS527439B2; HK36276A; US3856654A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum fortlaufenThe invention relates to a method for running

den Aufbringen metallischer Überzüge auf ebem Werkstücke mittels Kathodenzerstäubung, bei dem zui Aufnahme der unbeschichteten Werkstücke eine Ma gazinkammer vorgesehen ist, deren Atmosphäre sich an die steuerbare Zerstäubungsatmosphäre einei Sprühkammer anpassen läßt, und bei dem eine Trans portvorrichtung die Werkstücke von der atmosphä risch angepaßten Magazinkammer in die Sprühkam mer befördert, in welcher die Werkstücke während einer vorwählbaren Zeitdauer mit ihrer zu beschichtenden Seite einer Zerstäubungsquelle gegenüberliegen und bei dem die Transportvorrichtung nach erfolgter Beschichtung sämtlicher Werkstücke diese in die Ma gazinkammer zurückbefördert, aus der die Werkstücke nach dem Wiederherstellen der Umgebungsalmosphäre ohne Störung der Sprühkammeratmosphäre zu entnehmen sindthe application of metallic coatings on workpieces by means of cathode sputtering, in which zui Recording of the uncoated workpieces a Ma gazinkammer is provided, the atmosphere of which a spray chamber can be adapted to the controllable atomization atmosphere, and in which a trans port device the workpieces from the atmosphere risch adapted magazine chamber in the Sprühkam mer conveyed in which the workpieces during a preselectable period of time with their side to be coated facing an atomization source and in which the transport device after all workpieces have been coated in the Ma gazinkammer transported back from which the workpieces after the restoration of the ambient atmosphere can be removed without disturbing the spray chamber atmosphere

Ein solches Verfahren ist bereits bekannt (DT-QS 2 100 725). Dort werden die zu beschichtenden Werkstücke aufeinandergestapelt und mittels eines Stößels aus der Magazinkampier in die Sprühkammer geschoben und durch Drehung einer Auflageplatte an eine bestimmte Stelle der Sprühkammer bewegt. Dann wer den die übereinandergestapelten Werkstücke einzeln mittels einer Greifmechanik vom Stapel abgenommen und unter die Stirnseite einer Zerstäubungsquelle ge schwenkt. Nach erfolgter^ Beschichten werden die Werkstücke durch erneute Schwenkung der Greifmechanik an einer Speichers·;die in der Sprühkammer abgesetzt. Dieser Schwenkvorgang wiederholt sich so oft wie Werkstücke übereinandergcstapelt sind, da bei jedem Schwenkvorgang immer nur ein einziges Werkstück beschichtet wird. Demzufolge nimmt der Stapel der unbeschichteten Werkstücke in dem Maße ab, wie der Stapel der beschichteten Werkstücke an der Speicherstclle zunimmt. Wenn alle Werkstücke beschichtet sind, so wird die Auflageplatte weitergedreht bis der Stapel beschichteter Werkstücke wieder mittels des Stößels in die Magazinkammer abgesenkt werden kann.Such a method is already known (DT-QS 2 100 725). The workpieces to be coated are located there stacked on top of each other and pushed out of the magazine campier into the spray chamber by means of a ram and moved to a specific point in the spray chamber by rotating a support plate. Then who which the stacked workpieces are individually removed from the stack by means of a gripping mechanism and pivoted under the face of an atomization source. After the ^ coating, the Workpieces by swiveling the gripping mechanism on a storage unit again, which is deposited in the spray chamber. This swiveling process is repeated as often as the workpieces are stacked on top of each other, as with each Swiveling process only a single workpiece is coated. As a result, the stack increases of the uncoated workpieces to the same extent as the stack of coated workpieces on the Storage space increases. When all work pieces are coated are, the platen is rotated further until the stack of coated workpieces is again by means of of the ram can be lowered into the magazine chamber.

Diese bekannte Vorgehensweisc ist vergleichsweise zeitraubend, da die Werkstücke einzeln hintereinander beschichtet werden. Darüber hinaus erfolgt die Beschichtung insbesondere dann ungleichmäßig, wenn die wirksame Stirnfläche der Kathode in ihrem eine gleichmäßige Zerstäubung ergebenden zentralen Bereich nicht in aufwendiger Weise der Größe der zu beschichtenden Werkstückfläche angepaßt ist, wobei die Schichtdicke von einer dem Zerstäubungszentrum gegenüberliegenden Mittelzone des Werkstückes aus zu den vom Zerstäubungszentrum weiter entfernt liegenden Kandzonen hin abfällt.This known procedure is comparatively time-consuming because the workpieces are individually one behind the other be coated. In addition, the coating takes place unevenly in particular when the effective end face of the cathode in its central area, which results in a uniform sputtering is not adapted in a costly manner to the size of the workpiece surface to be coated, the Layer thickness from a central zone of the workpiece opposite the atomization center slopes down to the Kandzones, which are further away from the atomization center.

Bei der Herstellung vieler elektronischer oder elektrischer Teile, wie etwa von integrierten Schaltkreisen, Widerständen mit einem dünnen Film aus Tantalnitrid, Kondensatoren mit Tantaloxyd u. dgl., besteht die Notwendigkeit, metalliscihe Filme auf als Träger für die Filmschicht dienende Werkstücke abzulagern. Dabei können Werkstoffe wie Gold, Tantal oder TantalnitridIn 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 use metallic films as supports for the To deposit film layer serving workpieces. Materials such as gold, tantalum or tantalum nitride can be used

auf Werkstücke bzw. Schichtträger aus Keramik oder Glas mittels Kathodenzerstäubung aufgetragen und sodann geätzt oder sonstwie in Schaltkreise und/oder deren Komponenten umgewandelt werden. For die Zerstäubung kann eine Kathode aus Tantal oder einem Grundmetall mit einem Tantalüberzug 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 zu beschichtenden Werkstück abgelagert werden.on workpieces or substrates made of ceramic or Glass applied by means of cathode sputtering and then etched or otherwise in circuits and / or their Components are converted. A cathode made of tantalum or a Base metal used with a tantalum coating and in an inert atmosphere, such as argon, under High voltage can be set, with the argon being ionized and falling into the free tantalum surface and this releases atoms or groups of atoms that are deposited on the workpiece to be coated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs bezeichneten Gattung so auszubilden, daß ohne wesentlichen apparativen Zusatzaufwand der Ausstoß an ausreichend gleichmäßig beschichteten Werkstücken erheblich vergrößert werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die ebenen Werkstücke in der Sprühkammer ringförmig um die zylindrisch geformte Zerstäubungsquelle im jeweils gleichen Abstand zu ihr angeordnet sind, wobei die zu beschichtenden und der Zerstäubungsquelle zugewandten Seiten der Werkstükke die Quelle nach Art eines Vielecks umhüllen, und daß die in die Sprühkammer eingebrachten Werkstükke gleichmäßig beschichtet werden.The invention is based on the object of developing a method of the type specified at the outset in such a way that that without significant additional expenditure on equipment the output of sufficiently uniformly coated Workpieces can be enlarged considerably. This object is achieved according to the invention solved that the flat workpieces in the spray chamber are annular around the cylindrically shaped atomization source are arranged at the same distance from it, the to be coated and the The sides of the workpieces facing the atomization source envelop the source in the manner of a polygon, and that the workpieces introduced into the spray chamber are coated evenly.

Dadurch kann eine Vielzahl von Werkstücken unter erheblicher Zeitersparnis und damit unter Vergrößerung des Ausstoßes beschichtet werden. Da die Beschichtung nicht von der Stirnseite, sondern vielmehr vom Mantel der als zylinderförmige Kathode ausgebildeten Zerstäubungsquelle aus erfolgt, tritt auch bei einer Kathode vergleichsweise kleinen Durchmessers in Richtung der Kathodenachse keine merkliche Schwankung der Überzugsdicke an den Werkstücken auf. je größer die Anzahl der ringförmig um die Zer- 3; stäubungskathode angeordneten Werkstücke ebener Oberfläche ist, d. h. je mehr das von den Werkstücken gebildete Vieleck der Kreisform angenähert ist, um so gleichmäßiger wird auch die Schichtdicke auf den Werks.ücken in Umfangsrichtung der Zerstäubungsquelle. Insgesamt kann die Beschichtung daher beim beschriebenen Verfahren ohne apparativen Zusatzaufwand gleichmäßiger erfolgen, und zwar in vorteilhafter Weise um so gleichmäßiger, je mehr Werkstücke das Vieleck in der Sprühkammer bilden und gleichmäßig beschichtet werden.As a result, a large number of workpieces can be saved with considerable time and thus enlarged of the output are coated. Because the coating is not from the front, but rather takes place from the jacket of the sputtering source designed as a cylindrical cathode, also occurs a cathode with a comparatively small diameter in the direction of the cathode axis is not noticeable Fluctuation in the coating thickness on the workpieces. the greater the number of ring-shaped around the zer- 3; sputtering cathode arranged workpieces is flat surface, d. H. the more that of the workpieces The polygon formed approximates the circular shape, the more uniform the layer thickness on the Movement back in the circumferential direction of the atomization source. Overall, the coating can therefore be used The method described take place more uniformly without additional equipment expense, and in an advantageous manner The more workpieces form the polygon in the spray chamber, the more evenly and evenly be coated.

Eine vorteilhafte Möglichkeit, die Gleichmäßigkeit der Beschichtung je nach Bedarf noch weiter zu erhöhen, ergibt sich, wenn die als Träger der Schicht dienenden WcrksiÜLR.c schrittweise durch cüic Vielzahl von Haltestellunger, um die zylindrisch geformte Zerstäubüngsquelle gedreht werden, wodurch jedes Werkstück einmal eine Kreisbahn durchläuft, wenn weiterhin nach jeder Weiterdrehung der Werkstücke eine Kathodenzerstäubung erfolgt, und wenn während jeder Zerstäubung innerhalb des gesamten Zerstäubungszyklus der mittlere Oberflächenbereich einer bestimmten Anzahl von Werkstücken von dem Metallniederschlag abgeschirmt wird.An advantageous way of increasing the uniformity of the coating even further as required, arises when the WcrksiÜLR.c serving as a carrier of the layer gradually through a variety from holding position to the cylindrically shaped atomizing source be rotated, whereby each workpiece runs through a circular path once, if further cathode sputtering takes place after each further rotation of the workpieces, and if so during each sputtering the mean surface area of a certain number within the entire atomization cycle of workpieces is shielded from the metal deposit.

Dadurch, daß beim beschriebenen Verfahren die zylindrische Mantelfläche der Quelle und nicht deren Stirnfläche zur Erzeugung des zerstäubten Metalls ausgenutzt wird, wird im Falle sonst gleicher Abmessungen der Zenviäubungsquelle vorteilhafterweise die aktive Oberfläche der Quelle um ein Mehrfaches vergrö-Bert und damit die Lebensdauer der Quelle erheblich verlängert. Der hiermit einhergehenden erhöhten Wärmeentwicklung ν ird hier vorteilhaft dadurch Rechnung getragen, daß >.ur Kühlung der Quelle im Inneren der Quelle ein Kühlflössigkeitsstrom erzeugt wird, und daß zur Kühlung der Werkstücke ein weiterer KQhlflßssigkeitsstrom an der Außenseite des Gehäuses der Sprühkammer erzeugt wird.The fact that in the method described, the cylindrical surface of the source and not the source The end face is used to generate the atomized metal, in the case of otherwise the same dimensions the source of Zen deafness is advantageously the active one The surface of the source is increased several times and thus the service life of the source is considerably increased extended. The associated increased heat development ν is advantageously taken into account here worn that> .ur cooling the source inside the Source a cooling liquid flow is generated, and that Another stream of coolant is used to cool the workpieces is generated on the outside of the housing of the spray chamber.

Vorteilhaft wird durch eine Anzahl von Auslassen in der Wandung der zylindrischen Quelle ein Gassirom erzeugt, der gegen Schirmplatten gerichtet ist, welche das Gas über die Zylinderfläche der Quelle verteilen, so daß das resultierende Plasma eine im wesentlichen einheitliche Zusammensetzung aufweist Während des Sprühvorganges liegen die Werkstücke zwischen einem Paar von Schirmplatten. Diese können aus demselben Material wie die Kathode und ebenfalls der Kathodenspannung ausgesetzt sein, so daß die Schirmplatten als Teile der Kathode wirken, also der Werkstoff der Schirmplatten zur Zerstäubung der Metallteilchen auf die zu beschichtenden Werkstücke herangezogen wird. Im Hinblick darauf, daß die Schirmplatten mit den Rändern der Werkstücke fluchten und diesen Rändern näher liegen ais der Rest der zylindrischen Quelle, wird auch durch diese Maßnahme die stärkere Besprühung der zentralen Bereiche der vVerkstücke insoweit kompensiert, als dadurch die Ranazonen der Werkstücke im wesentlichen dieselbe Sprühmenge erhalten wie deren mittlere Bereiche. Die Schirmplatten verhindern cußerdem, daß Ionen in die Gasauslässe eindringen und sich dort Metalldämpfe ablagern.Advantageously, a number of outlets in the wall of the cylindrical source make a gas tube which is directed against face plates, which distribute the gas over the cylindrical surface of the source, so that the resulting plasma is substantially uniform Composition has During the spraying process, the workpieces lie between a pair of faceplates. These can be made of the same material as the cathode and also the cathode voltage be exposed so that the faceplates act as parts of the cathode, i.e. the material the shield plates are used to atomize the metal particles onto the workpieces to be coated will. With a view to aligning the faceplates with the edges of the workpieces and these edges closer than the rest of the cylindrical source, this measure also results in the heavier spraying of the central areas of the packages compensated to the extent that than thereby the Ranazonen of the workpieces receive essentially the same spray amount as theirs middle areas. The faceplates also prevent ions from entering the gas outlets and metal fumes are deposited there.

Insbesondere bei Erzeugung eines Überzuges aus Tantalnitrid für eine nachfolgende Fertigung von Widerstandselementen wird für das aus den Auslässen ausströmende Gas eine Mischung aus Stickstoff und Argon verwendet. Die zylindrische Quelle besteht aus Tantal. In diesem Falle ist es erforderlich, die Wärme in den Werkstücken zu halten, um Widerstandselemente mit einem geringen Temperaturkoeffizienten für den Widerstand zu erhalten. Diesem Erfordernis wird hier in einfacher Weise dadurch Rechnung getragen, daß die bei der Ablagerung des Metalls auf den Werkstükken entstehende Wärme mittels einet reflektierenden Oberfläche des Gehäuses der Sprühkammer auf die Werkstücke zurückgestrahlt wird.In particular when producing a coating from tantalum nitride for a subsequent production of Resistance elements is a mixture of nitrogen and for the gas flowing out of the outlets Uses argon. The cylindrical source is made of tantalum. In this case it is necessary to put the heat in to hold the workpieces in order to have resistance elements with a low temperature coefficient for the To get resistance. This requirement is met here in a simple manner in that the heat generated when the metal is deposited on the workpieces by means of a reflective Surface of the housing of the spray chamber is reflected back onto the workpieces.

Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Figuren näher erläutert Es zeigtExemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the figures

F i g. 1 in perspektivischer Ansicht einen rahmenförmigen Halter zur Aufnahme eines Paares von zu beschichtenden Werkstücken bzw. Schichtträgern,F i g. 1 a frame-shaped in perspective view Holder for holding a pair of workpieces or substrates to be coated,

F i g. 2 schematisch vereinfacht in Draufsicht eine zur Anwendung des beschriebenen Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung: sie läßt die Bewegung der Werkstücke bzw. Schichtträger von einer Lade-Entladestellung zu einer Entgasungsstellung, zu einer Beschichtungssteilung und dann zurück zur ursprünglichen Stellung erkennen,F i g. 2 schematically simplified in plan view a for Application of the method described particularly suitable device: it allows the movement of the Workpieces or substrates from a load-unload position to a degassing position, to a coating division and then recognize back to the original position,

F i g. 3 in Vergrößerung einen Schnitt gemäß Linie Hl-Hl aus Fig.2 zur Veranschaulichung der Einrichtungen zur Aufnahme einer Charge der Schichtträger und der Einrichtungen zur Übergabe der Schichtträger in die Sprühkammer,F i g. 3 shows an enlargement of a section along line HI-HI from FIG. 2 to illustrate the facilities for receiving a batch of the substrate and the devices for transferring the substrate into the spray chamber,

F i g. 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 Sprühkammer,F i g. 4 is a section through the spray chamber to illustrate the channels and faceplates for insertion and distributing the gases into the spray chamber and a cooling system to control the atmosphere in the spray chamber,

F i g. 5 einen Schnitt gemäß der Linie V-V aus F i g. zur Veranschaulichung der Schirmplatten zur Verteilung der Gase und zur lokalen Abschirmung der Sprühstrahlen, um ein gleichförmiges Plasma und eine gleich-F i g. 5 shows a section along the line V-V from FIG. to illustrate the faceplates for distribution of the gases and for local shielding of the spray jets in order to achieve a uniform plasma and a uniform

förmige Beschichlung der Schichtträger zu erhalten.to obtain shaped coating of the substrate.

Fi g. 6 einen Teilschnitt durch die Kathode zur Verdeutlichung weiterer Einzelheiten der Kanäle. Auslässe und Schirmplatten für die Gase,Fi g. 6 shows a partial section through the cathode for clarification more details of the channels. Outlets and shield plates for the gases,

F i g. 7 teilweise im Schnitt eine Ansicht eines Bolzens zur Verteilung der Gase, der alternativ zu den Schirmplatten nach F i g. 6 verwendbar ist undF i g. 7 shows a view, partly in section, of a bolt for the distribution of the gases, which is an alternative to the faceplate according to FIG. 6 can be used and

F i g. 8 ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung des zeitlichen Ablaufs der Arbeitstakte der einzelnen Teilmechanismen. F i g. 8 is a timing diagram to illustrate the timing of the work cycles of the individual sub-mechanisms.

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 Erfassung der Seitenkanten des Schichtträgers gebildet. An der Ober- und Unterseite sind Querglieder 23 und 24 an den aufrecht stehenden Rahmengliedern 22 befestigt. Das untere Querglied 24 trägt ein Paar von Rädern 26 und 27. welche eine Bewegung des Halters 20 während des Sprühvorgangs 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 flat substrate 21, which is made of glass or other ceramic-like material can be made. The tray-like holder 20 is through lateral Frame members 22 are formed with a groove for detecting the side edges of the layer carrier. At the upper and underside, cross members 23 and 24 are attached to the upright frame members 22. The lower Cross member 24 carries a pair of wheels 26 and 27. which move the holder 20 during the Enable or facilitate the spraying process. A guide plate 28 is offset from the plane of the wheels 26, 27 intended.

Vor dem Besprühen der Schichtträger 21 sind diese zusammen mit den Haltern 20 in radialer Anordnung in einem Magazin 30 gelagert und werden zur Entgasung dieser Elemente in einem Ofen vorbehandelt. Wie F i g. 2 zeigt, werden die Halter 20, während sie im Magazin 30 angeordnet und immer noch warm sind, in eine Magazinkammer 31 eingesetzt. Die Magazinkammer 31 ist eine von dreien, welche alle von einem Joch 32 unterstuzt werden. Dabei sind die Magazinkammern im Inneren eines Gehäuses 33 angeordnet, welches ein ähnliches Vakuum enthält wie die Sprühkammer 34. Während des Einsetzens des Magazins 30 in die Magazinkammer 31 in der Stellung 31/4 ist diese gegenüber dem Gehäuse 33 abgedichtet und offen, um den Ladevorgang zu ermöglichen. Im Anschluß an das Beladen mit Schichtträgern 21 wird die Magazinkammer 31 so weit evakuiert, daß ihre Druckbeöingungen denen innerhalb des Gehäuses 33 entsprechen. Das Joch wird um 120° weitergetaktel. um die Magazinkammer 3t in die Entgasungsstellung 313 zu bringen, in dieser Stellung wird die Magazinkammer 31 eine gewisse Zeitspanne tang gehalten, während der EntgasungsprozeB läuft, um jegiiche Gasrückstände in den Haltern 20 oder den Schichtträgern 21 zu entfernen. Anschließend wird die Magazinkammer 31 in eine Übergabe-Position 31C weiterbewegt, wo das Magazin 30 schrittweise gedreht wird, um jeden Halter 20 in eine Stellung zu bringen, in der er zur Sprühkammer 34 befördert werden kann. Nach jeder Beförderung eines Halters 20 in die Sprühkammer 34 wird ein Halter 20 mit völlig besprühten Schichlträgem an dem freien Platz in das Magazin 30 eingesetzt. Die Halter 20 werden in einer Kreisbahn um eine zylindrische Kathode herumgeführt, die in der Sprühkammer angeordnet ist. Die Weilerbe ~gung 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 Ladeposilion aus um die Kathode herum und zurück zur ursprünglichen Position transportiert, wo die Halter 20 wieder in das Magazin 30 zurückgegeben werden. Die Magazinkammer 31 wird anschließend in die anfängliche Ladestellung 314 zurückgeführt, wo Luft in die Magazinkammer 31 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 Schichtträgern 21 eingesetzt.Before the layer supports 21 are sprayed, they are arranged radially together with the holders 20 in FIG stored in a magazine 30 and are pretreated in an oven to degas these elements. As F i g. 2 shows, while the holders 20 are placed in the magazine 30 and still warm, they are shown in FIG a magazine chamber 31 is used. The magazine chamber 31 is one of three, all of which are yoke 32 are supported. The magazine chambers are arranged inside a housing 33, which contains a similar vacuum as the spray chamber 34. During the insertion of the magazine 30 into the Magazine chamber 31 in the position 31/4, this is sealed against the housing 33 and open to enable the charging process. Following the loading with the layer carriers 21, the magazine chamber 31 evacuated so far that their pressure conditions correspond to those within the housing 33. That The yoke is clocked further by 120 °. to bring the magazine chamber 3t into the degassing position 313, in this position the magazine chamber 31 is held for a certain period of time during the degassing process runs to remove any gas residue in the holders 20 or the substrates 21. The magazine chamber 31 is then moved to a transfer position 31C, where the magazine 30 is rotated incrementally in order to bring each holder 20 into a position in which it faces the spray chamber 34 can be promoted. Each time a holder 20 is moved into the spray chamber 34, a holder 20 becomes with completely sprayed layer carriers 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 is. The location of the layer carriers 21 is carried out by a rotary holder 36, which is rotated further in successive cycles and each holder 20 for the substrate 21 of the charging position is transported from around the cathode and back to the original position where the Holder 20 can be returned to the magazine 30. The magazine chamber 31 is then in returned to the initial loading position 314, where air enters the magazine chamber 31 and the magazine 30 of the holder 20 for the substrate 21 is removed. Then a new magazine 30 is heated up Holders 20 and new substrates 21 to be coated are used.

Beschickungs- und TransporteinrichtungenLoading and transport equipment

ίο An Hand der F i g. 3 werden nachfolgend die Verfahrensschritte und die Einrichtungen zur Beladung einer Magazinkammer 31 mit einem Magazin 30 für Schichtträger 21, die Weiterbeförderung der Magazinkammern 31 durch die Entgasungsstcllung 310 und zurίο On the basis of the fig. 3 are the procedural steps below and the devices for loading a magazine chamber 31 with a magazine 30 for layer carriers 21, the further transport of the magazine chambers 31 through the Entgasungsstcllung 310 and to

Stellung 31Cfiir die Übergabe der Schichtträger 21 in die Sprühkammer 34 näher erläutert. Jede Magazinkammer 31 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 TragzapfensPosition 31C for the transfer of the layer supports 21 in the spray chamber 34 explained in more detail. Each magazine chamber 31 has a tub-like or drum-like one Chamber 41 made of stainless steel. with a centrally arranged support pin 42, which is at the bottom of the Chamber 41 is attached. Inside the trunnion

42 ist eine mit einem Flansch versehene Welle 43 vorgesehen, an der ein abnehmbares Magazin 30 gelagert ist. Das Magazin 30 weist eine Vielzahl von sich radial erstreckenden U-förmigen Rahmen 44 auf mit nach oben — parallel zur Achse der Kammer 41 — verlaufender' Nuten zur Aufnahme der Halter 20. Die Welle42 a shaft 43 provided with a flange is provided, on which a removable magazine 30 is mounted. The magazine 30 has a plurality of radially extending U-shaped frame 44 with upward - parallel to the axis of the chamber 41 - extending ' Grooves to accommodate the holder 20. The shaft

43 unterstützt das Magazin 30 mit einer Schulter 45.
Durch die radiale Anordnung der Rahmen 44 liegen43 supports the magazine 30 with a shoulder 45.
Due to the radial arrangement of the frame 44 lie

die Halter 20 für die Schichtträger 21 annähernd so.the holder 20 for the layer carrier 21 approximately in the same way.

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. F.ine Verschlußstange 46 ist glcitbar innerhalb der Welle 43 angeordnet. Am unteren Ende der Welle 43 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 solenoidgesteucrte Antriebseinheit 52 in Drehung versetzt wird. Die Verschlußstange 46 weist einen Querzapfen 53 auf, der sich durch längliche Schlitze im Schaft 43 hindurch erstreckt und in einem sich gegenüberliegenden Paar einer Gruppe von HaHeschlhzen 54 gelagert ist, die um die obere Außenfläche des Tragzapfens 42 angeordnet sind. Das obere Ende der Verschlußstange 46 wird von einer Druckfeder 55 erfaßt und nach unten gedrückt. Der obere Bereich der Verschlußstange 46 weist eine konische Schulter 59 auf, welche mit drei radial und übei den Umfang verteilt angeordneten federbelasteter Verschlußbolzen 56 (von denen nur einer sichtbar ist zur Lagesicherung des Magazins 30 gegenüber dei Welle 43 zusammenarbeitetthat the front of one holder is opposite the back of the other holder. This arrangement together with the reflective interior surfaces of the stainless steel chamber 41 the preservation of the heat communicated to the layer carriers 21 by the preheating and thus ensures the Further degassing of the holder 20 and the layer carrier 21. F. A locking rod 46 is glcitbar within the Shaft 43 arranged. At the lower end of the shaft 43, a drive flange 47 is attached, which has a plurality on the circumference at a distance from one another arranged recesses 48, which the reception of Drive pins 49 are used, which protrude from the surface of a hub 50 of a grooved shaft 51, which in turn is set in rotation by a drive unit 52 which is solenoid-controlled in time. The locking bar 46 has a transverse pin 53 which extends through elongated slots in the shaft 43 and is mounted in an opposing pair of a group of hats 54, which around the upper Outer surface of the support pin 42 are arranged. The upper end of the locking rod 46 is of a Detected compression spring 55 and pressed down. The upper portion of the locking rod 46 has a conical shape Shoulder 59, which with three radially and distributed over the circumference arranged spring-loaded Locking bolt 56 (only one of which is visible to secure the position of the magazine 30 with respect to the shaft 43 cooperates

In der Übergabestellung 31C für die Sprühkammei 34 wird ein Luftdruckzylinder 57 betätigt, der die Nu tenwelle 51 und deren Nabe 50 anhebt und so di< Treibzapfen 49 in die Ausnehmungen 48 einfuhr) Wenn die Nabe 50 angehoben ist, so berührt ein mittij angeordneter Schubzapfen 58 die Verschlußstange 4( und drückt sie nach oben, um den Querzapfen 53 au den Haltcschlitzen 54 zu heben und so die Drehbarkei der Welle 43 herzustellen. Die konische Schulter de Verschlußstange 46 drückt auf die federbelasteteIn the transfer position 31C for the spray chamber 34, an air pressure cylinder 57 is actuated, the tenwelle 51 and its hub 50 raises and so di < Driving pin 49 inserted into the recesses 48) When the hub 50 is raised, a mittij touches arranged push pin 58 the locking rod 4 (and presses it up to the cross pin 53 au to lift the retaining slots 54 and thus to establish the rotatability of the shaft 43. The conical shoulder de Locking rod 46 presses on the spring-loaded

Schließbolzen 56 und zwingt die Schließbolzen 56 damit in formschlüssigen Kingriff mit dem Magazin 30. Die Nutenwelle 51 wird zusätzlich gedreht, wobei sich die Nabe MK die geflanschte Welle 43 und das Magazin 10 mitdrehen und die Rahmen 44 weitcrschalten in Stellungen, in denen die Halter 20 in die Sprühkammer 34 gefördert werden können. Wenn die taktweise Vv2iterschaltung der Rahmen 44 vollendet ist, wird die Nabe 50 zurückgezogen und der Querzapfen 53 durch die Druckfeder 55 erneut nach unten in seine Blockierlage in einem Paar der Halleschlii/c 54 gedruckt, wodurch die Welle 43 und die Magazinrahmen 44 an einer weiteren Bewegung gehindert sind, während die Magaz.inkammer 31 in die Entladcsteliung 3M weiterbewegt wird.Lock bolt 56 and forces the lock bolt 56 with it in a form-fitting Kingriff with the magazine 30. The grooved shaft 51 is also rotated, with the hub MK, the flanged shaft 43 and the magazine 10 and rotate the frame 44 further into positions in which the holder 20 is in the spray chamber 34 can be funded. When the clockwise switching of frames 44 is completed, the The hub 50 is withdrawn and the transverse pin 53 is moved back down into its blocking position by the compression spring 55 printed in a pair of Halleschlii / c 54, whereby the shaft 43 and the magazine frame 44 are prevented from further movement while the Magaz.inkammer 31 is moved further into the Entladcsteliung 3M.

Der Boden der Magazinkammer 31 ist des weiteren mit einer Reihe von über den Umfang im Abstand angeordneten öffnungen 61 versehen, welche laktweise in eine Lage geschaltet werden, in der eine Schubstange 62 im Takt durch die Ausnehmungen 62 geschoben ^ao werden kann, um jeden Halter 20 in die Sprühkammer 34 zu befördern.The bottom of the magazine chamber 31 is further provided with a series of spaced over the circumference at a distance from openings 61 provided which are laktweise connected in a situation can ^ao be pushed in a push rod 62 in the clock through the recesses 62 to each holder 20 to be conveyed into the 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 3M gc- »5 schicht. Die Magazinkammer 31 weist in ihrem mittleren Bereich ein äußeres Gürtclband 66 auf. Das Gürtclband 66 ruht auf den Rändern eines Armes 67 des Joches 32. Wenn eine Magazinkammer 31 in der Ladestellung ist. so wird eine mit einer Aushöhlung versehene, schlüsseiförmige Platte 68 von einem Luftdruckzylinder 69 vorgeschoben und gelangt mit der Unterseite der Magazinkammer 31 in Berührung. Die Platte 68 ist mit einem im Querschnitt O-förmigen Dichtring 71 bestückt, der an der Unterseite der Magazinkammer 31 anliegt und die öffnungen 61 gegen das Vakuum im Gehäuse 33 abdichtet. Durch das Vorschieben bzw. Hochschieben der Platte 68 bewegt sich die Magazinkammer 31 nach oben, so daß ihr oberer Flanschbereich einen im Querschnitt O-förmigen Dichtring 72 in einer Nut an einer entgegenragenden vorspringenden Mündungspartie eines Eintrittszylinders 73 berührt, welcher sich durch eine Öffnung im Gehäuse 33 erstreckt. Das obere Ende des Eintrittszylinders 73 ist durch einen schweren Metalldecke! 74 abgedichtet. Wenn die Magazinkammer 31 in ihrer angehobenen Stellung ist, wird Luft oder trockenes Gas durch eine Öffnung 76 eingelassen, um den Druck innerhalb der Magazinkammer 31 dem der Umgebungsatmosphäre anzugleichen. Der Metalldeckel 74 wird sonach abgehoben und ein fertig mit Haltern 20 bestücktes Magazin 30 in die Magazinkammer 31 eingesetzt. Nach der Beendigung des Ladevorganges wird der Metalldeckel 74 wieder in die Dichtstellung 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 Wert angenähert werden. Wenn das Vakuum in der Magazinkammer 31 wiederhergestellt ist. wird die Platte 68 abgesenkt, worauf die Magazinkammer 31 wieder von dem Arm 67 des Joches 32 unterstützt wird.The aim is now to load a magazine chamber 31 with a magazine of layer carriers 21 explains what happens in the 3M gc- »5 layer. The magazine chamber 31 has an outer belt strap 66 in its central area. The belt strap 66 rests on the edges of an arm 67 of the yoke 32. When a magazine chamber 31 is in the loading position is. thus, a hollowed-out key-shaped plate 68 is attached to an air cylinder 69 is advanced and comes into contact with the underside of the magazine chamber 31. The plate 68 is fitted with a sealing ring 71 with an O-shaped cross-section, which rests on the underside of the magazine chamber 31 and the openings 61 against the vacuum in the Housing 33 seals. By advancing or pushing up the plate 68, the magazine chamber moves 31 upwards, so that its upper flange area has an O-shaped sealing ring 72 in touches a groove on an opposing projecting mouth portion of an inlet cylinder 73, which extends through an opening in the housing 33. The upper end of the entry cylinder 73 is through a heavy metal ceiling! 74 sealed. When the magazine chamber 31 is raised in its Position, air or dry gas is admitted through an opening 76 to reduce the pressure within the Magazine chamber 31 to match that of the ambient atmosphere. The metal cover 74 is therefore lifted off and a magazine 30 fully equipped with holders 20 is inserted into the magazine chamber 31. After At the end of the loading process, the metal cover 74 is brought back into the sealing position. Then will the connection of the opening 76 to the environment is interrupted and to produce a vacuum, air is sucked out through the opening 76. This vacuum can first generated by a mechanical pump and then his with the help of a diffusion pump final value can be approximated. When the vacuum in the magazine chamber 31 is restored. the plate 68 is lowered, whereupon the magazine chamber 31 is supported again by the arm 67 of the yoke 32 will.

Das Joch 32 ist an einer drehbaren Welle 77 befesiigt. die mit geeigneten Abdichtungen und Lagern im unteren Bereich des Gehäuses 33 angeordnet ist. Die Welle 77 wird durch ein Kegelradgetriebe 78 getrieben.The yoke 32 is attached to a rotatable shaft 77. which is arranged in the lower area of the housing 33 with suitable seals and bearings. the Shaft 77 is driven by a bevel gear 78.

welches seinerseits durch eine geeignete solenoidgesteuert taktweise schaltbare Antriebseinheit in Drehbewegung versetzt wird, um die Welle 77 und das Joch 32 im Takt weiterzuschalten. Die nicht näher dargestellte solenoidgestcuerte 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 31 zur Entgasungssteiiung 31B (vergleiche F i g. 2) befördert. Insoweit, als das Vakuum oder der Unterdruck in dem Gehäuse 33 ständig aufrechterhalten wird, liegt die Temperatur innerhalb des Gehäuses 33 höher als in der Umgebungsatmosphäre, so daß die vorerhitzten Schichtträger 21 vor ihrer Weiterbeförderung in die Sprühkammer 34 noch weiter entgast werden.which, in turn, is set in rotary motion by a suitable solenoid-controlled drive unit which can be switched cyclically, in order to switch the shaft 77 and the yoke 32 in synchronism. The solenoid-controlled drive unit, not shown in detail, is actuated following each completed loading of the magazine chamber 31 with a magazine 30 of coated substrates 21 and switches the yoke 32 to a position rotated by 120 ". During each rotation of the shaft 77, one with uncoated substrates 21 loaded magazine chamber 31 is conveyed to the degassing gradient 31 B (see FIG. 2) .Inasmuch as the vacuum or the negative pressure in the housing 33 is constantly maintained, the temperature inside the housing 33 is higher than in the ambient atmosphere, so that the preheated substrate 21 can be further degassed before being transported further into the spray chamber 34.

Beschickungseinrichtungen für die SprühkammerFeeding devices for the spray chamber

Wie an Hand der Fig.3 erläutert werden kann, schaltet das |och 32 jede Magazinkammer 31 in die Stellung 31C, von wo aus die Schichtträger 21 in die Sprühkammer 34 hineinbefördert werden. Nach der Weiterschaltung der Magazinkammer 31 in diese Stellung wird der Luftdruckzylinder 57 betätigt, um die Tmibzapfen 49 in die Ausnehmungen 48 des Antriebsflanschcs 47 einzuführen. Die solenoidgesteuert schaltende Antriebseinheit 52 wird sodann betätigt und dreht einen Antriebsriemen 78, der laktweise ein Zahnrad 79 auf der Nutenwelle 51 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 jeder Haller 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 eint übliche Kugeimutter-Schraubenanordnung 81 bewerkstelligt, die ihrerseits durch eine solenoidgesteuerte Antriebseinheit 82 gesteuert wird. Der Halter 20 bewegt sich sodann, von Führungselementen 83 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 einer Gruppe von Federklammern 65 erfaßt wird, die von einem oberen Rahmenteil 86 des Drehhalters 36 nach unten ragen. Der Drehhalter 36 weist fern- » einen unteren Rahmenteil 89 (vergleiche Fig.4) auf, der an einer Nabe 91 einer Antriebswelle 92 befestigt ist. Die Antriebswelle 92 wird von einer solenoidgesteuerten Antriebseinheit 93 taktweise weitergeschaltet. Der untere Rahmenteil 99 ist gegen den übrigen Drehhalter 36 durch zwischengeschaltete Isoliersäulen 95 elektrisch isoliert, wobei der Hauptteil des Drchhal ters 36 sich auf den Isoliersäulen 95 abstützt.As can be explained with reference to FIG. 3, the | och 32 switches each magazine chamber 31 into the Position 31C, from where the support 21 into the Spray chamber 34 are conveyed into it. After the magazine chamber 31 has been indexed into this position If the air pressure cylinder 57 is actuated, the Tmibzapfen 49 in the recesses 48 of the drive flange 47 to be introduced. The solenoid-controlled switching drive unit 52 is then actuated and rotates a drive belt 78, which in turn moves a gear 79 on the grooved shaft 51, which in turn the splined shaft 51, the hub 50, the flanged shaft 43 and the magazine 30 are set in intermittent rotation and aligns each holder with a slot 146 in housing 33. If every Haller 20 with the Slot 146 is aligned, the push rod 62 is pushed up with its upper roller 80, so that the roller 80 the Guide plate 28 of the holder 20 touches. Movement of the push rod 62 is accomplished by a conventional ball nut screw arrangement 81 accomplished, which in turn is controlled by a solenoid-controlled drive unit 82. The holder 20 then moves aligned by guide members 83, through slot 146 in housing 33 and between a Pair of side rail-shaped supports 84 upward until the upper cross member 23 of the holder 20 of a Pair of a group of spring clips 65 is gripped by an upper frame portion 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 91 of a drive shaft 92. The drive shaft 92 is controlled by a solenoid Drive unit 93 switched on in cycles. The lower frame part 99 is against the rest Rotary holder 36 is electrically insulated by interposed insulating columns 95, the main part of the Drchhal ters 36 is supported on the insulating columns 95.

Wenn die Schubstange 62 einen Halter 20 in die Sprühkammer 34 befördert, so unterstützt die Rolle 8( den Haller 20 im Bereich der Führungsplatte 28. Di« Fcderklammem 85 sind zwar an sich s'.ark genug, un den Halter 20 festzuhalten, zur Sicherung der stabilei Lage der Halter 20 während des Wcitcrschaltens durcl die Sprühkammer 34 bewegt sich der mit Rädern 26.2 versehene Halter 20 auf einer Schiene 101 (vergleich F i g. 3 und 4). Beim Wciterschalten des Drehhaltcrs 3 läuft das Rad 26 auf die Schiene 101, während die FürWhen the push rod 62 conveys a holder 20 into the spray chamber 34, the roller 8 supports ( the Haller 20 in the area of the guide plate 28. The Fcderklammem 85 are s'.ark enough in themselves, un to hold the holder 20 to ensure the stability Position of the holder 20 while switching the toilet through the spray chamber 34 moves the holder 20 provided with wheels 26.2 on a rail 101 (cf. F i g. 3 and 4). When switching the rotary holder 3 the wheel 26 runs on the rail 101, while the for

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rungsplatte 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.guide plate 28 rests on the roller 80. After that too the wheel 27 has run into the rail 101. becomes a holder provided with coated substrates 21 20 placed on the roller 80.

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 zwischen einer Kopfplatte 103 und einer Bodenplatte 104, die abgedichtet auf der Oberseite des Gehäuses 33 angeordnet ist. gehalten ist. Der Hohlzylinder 102 ist aus Aluminium hergestellt und an seiner Innenseite eloxiert, um die Wärtneabsorplion zu begünstigen. Um die Außenoberfläche des Hohlzylinders 102 herum ist ein Rohr oder ein drahtförmiger Stab 106 in Spiralwindungen gelegt. Über die Spiralwindungen ist eine trommeiförmige Manschette 107 gesetzt, so daß ein spiralförmiger Kanal zwischen den Windungen, der Außenfläche des Hohlzylinders 102 und der Innenfläche der trommeiförmigen Manschette 107 gebildet ist. Durch diesen spiralförmigen Kanal wird Wasser gefördert, um die Wärmeableitung weiter zu verbessern. Im Hohlzylinder 102 ist ein weiterer, an der Kopfplatte 103 befestigter innerer Zylinder 108 koaxial angeordnet, der ebenfalls aus Aluminium besteht. Der innere Zylinder 108 weist einen umlaufenden Kanal 109 und Verbindungskanäle 111 und 112 auf. die sich vom Kanal 109 in Längsrichtung weg erstrecken. Der Kanal 109 ist durch eine Zuleitung 113 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 109.111. 112 verteilt und durch eine Reihe von Auslassen 114 ausgestoßen. Die Auslässe 114 fluchten mit Durchlässen 116 in einer zylindrischen Kathode 117. die aus Tantal oder einem anderen Metali besteht, welches auf die Schichtträger 21 aufgesprüht werden soll. Wie sich aus den F i g. 5 und 6 ergibt, sind die Durchtritte 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 117 leitend verbunden, so daß sie als Bestandteile der Kathode wirken. Das aus den Auslässen 114 und den Durchlässen 116 tretende Gas trifft auf die Schirmplatten 118 und wird zu den anschließenden Oberflächenbereichen der Kathode 117 abgelenkt.The structural details of the spray chamber 34 can be seen in particular from FIGS. the Spray chamber 34 has an outer hollow cylinder 102. that between a top plate 103 and a bottom plate 104, which is arranged in a sealed manner on the upper side of the housing 33. is held. The hollow cylinder 102 is made of aluminum and anodized on the inside to promote absorption. Around the outer surface of the hollow cylinder 102 is a tube or wire-shaped rod 106 in Spiral windings laid. A drum-shaped sleeve 107 is placed over the spiral windings so that a spiral channel between the turns, the outer surface of the hollow cylinder 102 and the inner surface the drum-shaped sleeve 107 is formed. Water is pumped through this spiral channel, to further improve heat dissipation. In the hollow cylinder 102 there is another one on the top plate 103 fixed inner cylinder 108 arranged coaxially, which is also made of aluminum. The inner one Cylinder 108 has a circumferential channel 109 and connecting channels 111 and 112. which stand out from the canal 109 extend away in the longitudinal direction. The channel 109 is through a supply line 113 with a storage for inert Gas or for a mixture of inert and reactive gas, such as a mixture of argon and nitrogen. The gas is passed through channels 109111. 112 distributed and through a series of outlets 114 pushed out. The outlets 114 align with passages 116 in a cylindrical cathode 117 There is tantalum or another metal which is to be sprayed onto the layer substrate 21. How yourself from FIGS. 5 and 6, the passages are 116 aligned against a series of strip-shaped faceplates 118, which extend in the longitudinal direction of the cathode 117 extend and can consist of the same material as the cathode. The faceplates 118 are conductively connected to the cathode 117, see above that they act as components of the cathode. That emerging from the outlets 114 and the passages 116 Gas strikes the face plates 118 and becomes the subsequent surface areas of the cathode 117 diverted.

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 Gben, wo es von einer Rohranordnung 123 abgeführt wird.To control the heat is the inside of the inside Cylinder 108 cooled with water. The water is supplied through a pipe 121, enters a blind hole 122 and then rises to Gben, where it is discharged by a pipe assembly 123.

Der Zylinder 108 ist mit Dichtringen 131 und 132 O-förmigen Querschnittes bestückt, um den Durchtritt von Wasser in die Sprühzone auszuschließen. Der äußere Hohlzylinder 102 ist ebenfalls mit Dichtringen 133 und 134 O-förmigen Querschnittes versehen, um gegen die Umgebungsatmosphäre abzuschließen Die Wirkungsweise des Dichtringes 131 soll als typisch näher erläutert werden: Die Kopfplatte 103 ^eist einen Einschnitt auf, in den der obere Abschnitt des inneren Zylinders 108 mit einer abgesetzten Kante eingreift. Der Ausschnitt in der Kante des Zylinders 108 nimmt den Dichtring 131 auf, der andererseits die Kopfplatte 103 abstützt, deren Gewicht somit den Dichtring 103 auf Druck belastet. Das Wasser im Inneren des Zylinders 108 muß die Berühmngslinien 131a und 131 b oder die Linien 131c und 131c/ passieren, bevor es zur Sprühzone gelangt. In anderen Worten, gewährleistet die Pressung der O-Ringe sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung zwei Berührungslinien, die vom abzudichtenden Medium passiert werden müssen, bevor das abzudichtende Medium durch die Dichtung dringt. Wie insbesondere aus. F i g. 5 hervorgeht, liegt jederThe cylinder 108 is equipped with sealing rings 131 and 132 with an O-shaped cross section in order to exclude the passage of water into the spray zone. The outer hollow cylinder 102 is also provided with sealing rings 133 and 134 with an O-shaped cross-section in order to seal it off from the ambient atmosphere Cylinder 108 engages with a stepped edge. The cutout in the edge of the cylinder 108 accommodates the sealing ring 131, which on the other hand supports the head plate 103, the weight of which thus loads the sealing ring 103 under pressure. The water in the interior of the cylinder 108 has the Berühmngslinien 131a and 131b or the lines 131c and 131c / happen before it reaches the spray zone. In other words, the pressing of the O-rings ensures two lines of contact both in the horizontal and in the vertical direction, which the medium to be sealed must pass before the medium to be sealed penetrates through the seal. Like in particular from. F i g. 5 shows, everyone lies

»ο 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»Ο Holder 20 for the layer carrier 21. between adjacent ones rail-shaped supports 84 of the rotary holder 36 mounted, during the spraying process in the radial Space between two adjacent faceplates 118 as a result of the planar design of the layer carriers 21

«5 liegt der mittlere Bereich jedes Schichtträgers 21 näher an der zylindrischen Oberfläche der Kathode 117 und würde somit eine stärkere Beschichtung erhalten. Zum Ausgleich dieser geometrischen Inhomogenität und zur Gewährleistung einer gleichförmigen Beschichtung mit Sprühmaterial ist ein Paar von Schirmplatten 136. 137 vorgesehen, die in der Spriihzone zur teilweisen Abschirmung des Spriihmaterials angeordnet sind und das Sprühmaterial während der Zeit, in der jeder Schichtträger 21 in der Sprühkammer 34 ist. an zwei StellenThe central area of each layer carrier 21 is closer to 5 on the cylindrical surface of the cathode 117 and would thus receive a thicker coating. To the Compensation for this geometric inhomogeneity and to ensure a uniform coating with Spray material is a pair of shield plates 136, 137 provided in the spray zone for partial shielding of the spray material are arranged and the spray material during the time in which each layer support 21 is in the spray chamber 34. at two places

as abfangen. Die Schirmplatte 136 ist als Winkeleisen mit senkrecht aufeinanderstchenden Schenkeln ausgebt! det. um ein Verwerfen durch die beim Sprühvorgang entstehende Hitze zu verhindern. Die Absehirinwirkung durch die Schirmplatte 136 ist derart, daß die seitliehen Randbereiche jedes Sihichtträgers 21 voll den Sprühstrahlen ausgesetzt sind. Dabei ist zu beachten. daß die streifenförmiges) Schirmplatten 118 in Richtung auf dieselben Randbereiche hin vorstehen, so daß dadurch, daß die Schirmplatten 118 als Teil der Kathode 117 wirken, diese Randbereiche einer verstärkten Besprühung ausgesetzt sind. Die Wirkung dieser Maßnahmen insgesamt führt dazu, daß das Sprühmaterial die die Sprühkammer 34 verlassenden Schichtträger 21 in einer gleichförmigen Schicht bedeckt.as intercept. The faceplate 136 is provided as an angle iron vertically piercing thighs! det. to be discarded during the spraying process to prevent resulting heat. The Absehirin effect through the faceplate 136 is such that the lateral Edge areas of each Sihichtträgers 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 as a result, that the face plates 118 act as part of the cathode 117, these edge areas of an increased spray are exposed. The effect of these measures as a whole leads to the fact that the spray material the the substrate 21 leaving the spray chamber 34 is covered in a uniform layer.

Wenn der Drehhalter 36 in einer Kreisbewegung die koaxial angeordnete Kathode 117 umrundet und ein mit einer filmartigen Schicht versehener Schichtträger 21 in fluchtende Stellung zum Schlitz 146 gebracht ist. so wird eine obere Schubstange 141 von einem Mecha-When the rotary holder 36 in a circular motion circles the coaxially arranged cathode 117 and a layer carrier 21 provided with a film-like layer is brought into alignment with the slot 146. an upper push rod 141 is driven by a mechanism

.nismus 142 aus betätigt, der im Aufbau demjenigen zur Betätigung der Schubstange 62 entspricht, so daß der betreffende Halter 20 aus dem Eingriff der Federklammern 85 heraus nach unten gegen die immer noch in ihrer oberen Stellung befindliche Schubstange 62 ge-.nismus 142 actuated, which is under construction to the Actuation of the push rod 62 corresponds, so that the holder 20 in question from the engagement of the spring clips 85 out downwards against the push rod 62, which is still in its upper position.

drückt 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 30 vollständig mit beschichteten Schichtträgern 21 angefüllt ist. dann wird erneut der solenoidgesteuerteis pressed. The push rods 141 and 62 now move together downward around the holder 20 to convey into the magazine 30. When the magazine 30 is completely filled with coated substrates 21 is filled. then the solenoid controlled again

Schaltmechanismus für das Joch 32 in Betrieb gesetzt und befördert die Magazinkammer 31 zurück in ihre ursprüngliche Lage 31A. Nachdem Luft in die Magazinkammer 31 eingelassen worden ist. wird der Deckel 74 abgehoben und das Magazin 30 mit den fertig beschich-Switching mechanism for the yoke 32 put into operation and transports the magazine chamber 31 back to its original position 31 A. After air has been let into the magazine chamber 31. the cover 74 is lifted off and the magazine 30 with the finished coated

teten Schichtträgern 21 in den Haltern 20 entfernt, wonach die Magazinkammer 31 mit einem neuen Magazin 30 mit unbeschichteten Schichtträgern 21 bestückt wird.ended layer carriers 21 in the holders 20 removed, after which the magazine chamber 31 with a new magazine 30 is equipped with uncoated substrates 21.

Der Betrieb der verschiedenen solenoidgesteuerten Antriebseinheiten und ihrer Luftdruckzylinder kann hinsichtlich der einzuhaltenden Arbeitstakte durch ein nockengesteuertes Kontrolle^ment in derjenigen Folge gesteuert werden, die in dem Zeitdiasrarhm derThe operation of the various solenoid controlled drive units and their air pressure cylinders can with regard to the work cycles to be observed by a cam-controlled control ^ ment are controlled in the sequence that is in the time slide of the

F i g. 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 Steuer kreis gesteuert werden. Die spezielle Ausbildung der Mittel zur Steuerung der Arbeitstakte kann auch auf andere Weise erfolgen, sofern damit die verschiedenen Arbeitsschritte in der beschriebenen Reihenfolge steuerbar sind.F i g. 8 is illustrated. Alternatively, the individual Working phases in the operation of the various Mechanisms of the device, however, also by a series of limit switches and an electrical control circle controlled. The special training of the means for controlling the work cycles can also be based on done in a different way, provided that the various work steps are carried out in the order described are controllable.

In F i g. 7 ist eine alternative Anordnung zur Benetzung der Kathode 117 mit inertem Gas dargestellt. Die Schirmplatten 118 sind hierbei durch eine Reihe von Beizen 151 ersetzt, die in den Durchlässen 116 der Kathode 117 sitzen. Die Bolzen 151 weisen jeweils ein Sackloch 152 und ein Paar von Schlitzen 153 auf, wobei «5 das Sackloch 152 den aus dem hiermit fluchtenden Auslaß 114 austretenden Gasstrom ausgesetzt ist. Es sei darauf hingewiesen, daß das Ende des Bolzens 151 im Bereich seines Sitzes dem vergleichsweise kühlen inneren Zylinder 108 frei zuliegt. Die vorstehenden Bolzen ao 151 wirken als Teil der Kathode 117 und liegen den Randbereichen der Schichtträger 21 in den Zeiträumen zwischen den Schalttakten des Drehhalters 36 näher, so daß eine gleichförmigere Ablagerung der Metallschicht auf dem Schichtträger 21 gewährleistet wird. »5In Fig. 7 is an alternative arrangement for wetting the cathode 117 shown with inert gas. The face plates 118 are here by a number of Pickling 151 replaces that in the passages 116 of the cathode 117 seated. The bolts 151 each have a blind hole 152 and a pair of slots 153, where «5 the blind hole 152 is exposed to the gas flow emerging from the outlet 114 which is aligned therewith. Be it pointed out that the end of the bolt 151 in the area of its seat is the comparatively cool inner Cylinder 108 is exposed. The protruding bolts ao 151 act as part of the cathode 117 and lie in the edge regions of the layer carriers 21 in the time periods between the switching cycles of the rotary holder 36 closer, so that a more uniform deposition of the metal layer on the substrate 21 is guaranteed. »5

Zeitliche Lage der ArbeitstakteTemporal position of the work cycles

In der Ladestellung 31 Λ, bei entferntem Deckel 74. wird ein vorerhitztes Magazin 30 (vergleiche F i g. 2 und 3) mit immer noch warmen Haltern 20 und Schichtträgern 21 in die Magazinkammer 31 eingeführt. Nach der Füllung der Maga/.inkammer 31 wird der Deckel 74 wieder aufgesetzt und die Luft durch die Öffnung 76 abgesaugt, so daß der erwünschte Unterdruck entsteht. Die schlüsseiförmige Platte 68 wird nach Art einer Hebebühne abgesenkt und setzt die Magazinkammer 31 wieder auf dem Joch 32 ab. Das Joch 32 wird sodann zur Entgasungsstellung 31B weitergcschaltct und dort gehalten, während eine der anderen Magazinkammern 31 entladen und wieder erneut geladen und die andere Magazinkammer 31 in Transportverbindung mit der Sprühkammer 34 steht. Beim nächsten Schaltschritt des 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 rlansches 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 so weiterbewegt, daß die Räder 26 und 27 auf die Schiene 101 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 15Γ wird eine Hochspannung angelegt, wohingegen der innere Zylinder 108 und der Drehhaltcr 36 geerdet sind.In the loading position 31 ', with the cover 74 removed, a preheated magazine 30 (compare FIGS. 2 and 3) with still warm holders 20 and layer carriers 21 is inserted into the magazine chamber 31. After the maga / .inkkammer 31 has been filled, the cover 74 is put back on and the air is sucked out through the opening 76, so that the desired negative pressure is created. The key-shaped plate 68 is lowered in the manner of a lifting platform and places the magazine chamber 31 back on the yoke 32. The yoke 32 is then switched on to the degassing position 31 B and held there while one of the other magazine chambers 31 is unloaded and reloaded and the other magazine chamber 31 is in transport connection with the spray chamber 34. In the next switching step of the 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 in such a way that the wheels 26 and 27 run onto the rail 101. The holders 20 are held by the spring clips 85, the wheels 26 and 27 running in the rail 101 ensuring a stable position of the layer carriers 21 during the spraying process. A high voltage is applied across the conductors 15Γ, whereas the inner cylinder 108 and the rotary holder 36 are grounded.

Der Drchhulter 36 wird nunmehr weitergeschall-st und bewegt die Halter 20 auf einer kreisförmigen Bahn um die koaxial gelegene Kathode 117 herum. Die streifenförmigen Schirmplattcn 118 der Kat'ede 117 wirken mit den Schirmplatten 136 und 137 zusammen, um sicherzustellen, daß die Ränder der Schichtträger 21 Sprfihmaierial in derselben Menge erhalten wie die mittleren Bereiche der Schichtträger.The throbbing shoulder 36 is now sounded on and moves the holders 20 in a circular path around the coaxially located cathode 117. The strip-shaped Screen plates 118 of Kat'ede 117 act with faceplates 136 and 137 to ensure that the edges of the substrate 21 Sprfihmaierial received in the same amount as the middle areas of the substrate.

Durch die Bewegung des Drehhaltcrs 36 wird ein Halter 20 mit beschichteten Schichtträgern ii 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 20 in 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 weitergeschaltct. Dieser Arbeitstakt hält an. bis das Magazin 30 voll mit einer filmarligen Schicht versehenen Schichtträgern 21 beladen ist. Sodann wird das |och 32 weitergeschaltet und befördert die Magazinkammer 31 unter den Dekkel 74, wonach das Entladen und erneute Laden der Magazinkammer 31 mit den Magazinen 30 stattfinden kann.As a result of the movement of the rotary holder 36, a holder 20 with coated layer carriers ii is placed over the aligned slots 146 and 147 so that the guide plate 28 on the roller 80 of the still in the upper layer located push rod 62 is seated. The push rods 141 and 62 now move together and lower the holder 20 into the magazine 30. The magazine 30 is then driven by the drive via the engaged coupling - the driving pins 49 of the hub 50 engage in the recesses 48 in the drive flange 47 - switched by one position. This work cycle continues. until the magazine 30 is fully provided with a film-like layer carrier 21 is loaded. Then the | och 32 is indexed and conveys the magazine chamber 31 under the lid 74, after which the unloading and reloading of the magazine chamber 31 with the magazines 30 take place can.

Wenn die Vorrichtung zur Beschichtung mit Beta-Tantal benutzt wird, so wird als inertes Gas Argon in die Sprühkammer eingeführt. Wenn der Film aus Beta Tantal für die Herstellung eines Oxyd-Dielektrikums eines Kondensators verwendet werden soll, dann muß ein vergleichsweise dicker Film von beispielsweise 5000Ä in längerer Zeit aufgebracht werden. Dies kann bei der beschriebenen Vorrichtung sehr einfach dadurch erreicht werden, daß der Zeitabstand der Schalttakte der verschiedenen Aggregate der Vorrichtung vergrößert wird. Wenn mit de> Vorrichtung ein Film von Tantalnitrid für die nachfolgende Fertigung von Widerstandselementen hergestellt werden soll, so wird für das in die Sprühkammer 34 einzuführende Gas eine Mischung aus Argon und Stickstoff benutzt. In diesem Fall ist es erforderlich, die Wärme in den Schichtträgern 21 zu halten, um Widerstände mit eir.-.ιπ geringen Temperaturkoeffizienten für den Widerstand zu erhalten. Diese Erwärmung kann dadurch erreicht werden daß ein dünnes reflektierendes Blatt aus rostfreien" Stahl hinter jeden in einem Träger 20 gelagerter Schichtträger 21 angeordnet wird.If the device is used for coating with beta-tantalum, argon is used as the inert gas in introduced the spray chamber. When the film made of beta tantalum for the manufacture of an oxide dielectric a capacitor is to be used, a comparatively thick film of, for example 5000Ä can be applied over a longer period of time. This can be done very easily with the device described can be achieved that the time interval between the switching cycles of the various aggregates of the device is enlarged. If with de> Device a film of tantalum nitride for the subsequent manufacture of resistor elements is to be produced, so will a mixture of argon and nitrogen is used for the gas to be introduced into the spray chamber 34. In this In this case, it is necessary to keep the heat in the layer carriers 21 in order to reduce resistances with eir .-. Ιπ low To obtain temperature coefficients for the resistance. This warming can be achieved in this way that a thin reflective sheet of stainless steel is stored behind each in a support 20 Layer support 21 is arranged.

Die einzelnen Einheiten der Vorrichtung können bei spielsweise auch so angeordnet werden, daß das Jocl 32 die Magazinkammer 31 von oben auf die Sprühkam mer 34 aufsetzt, anstatt von unten am Boden de Sprühkammer 34 ansetzt. In diesem Falle wird der Be förderungsmechanismus umgekehrt und werden dem zufolge die Halter 20 nach unten statt nach oben ge schoben, um den Drehhalter 36 zu beladen.The individual units of the device can for example also be arranged so that the Jocl 32 the magazine chamber 31 touches the Sprühkam mer 34 from above, instead of from below on the ground de Spray chamber 34 attaches. In this case, the loading mechanism will be reversed and will be the according to the holder 20 pushed down instead of up to the rotating holder 36 to load.

Hierzu 5 Blatt ZeichnungenIn addition 5 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. A method for the continuous application of metallic coatings on flat workstocks by means of cathode sputtering, in which a magazine chamber is provided for receiving the gn-coated workpieces, the atmosphere of which can be adapted to the controllable atomization atmosphere of a spray chamber, and in which a transport device removes the workpieces from the atmospherically adapted magazine chamber conveyed into the spray chamber, in which the workpieces lie opposite an atomization source with their side to be coated for a preselectable period of time, and in which the transport device, after all the workpieces have been coated, returns them to the magazine chamber from which the workpieces after the ambient atmosphere has been restored without Disturbance of the Spriihkamrneratmosphäre can be seen, characterized in that the flat workpieces (layer carrier 21) in the spray chamber (34) in a ring around the cylindrically shaped atomization source (cathode 117) in each because the same distance from it are arranged, the sides of the workpieces (21) to be coated and facing the atomization source enveloping the source (117) in the manner of a polygon, and that the workpieces (21) brought into the spray chamber (34) are coated at the same time .

2. Method according to claim I, characterized in that that the workpieces (21) gradually through a variety of holding positions around the cylindrical shaped atomization source (117) are rotated, whereby each workpiece once a circular path runs through that after each further rotation of the workpieces a cathode sputtering takes place, and that during each atomization within the entire atomization cycle of the mean surface area of a certain number of workpieces from the metal deposit is shielded.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that for cooling the source (117) a flow of cooling liquid is generated inside the source, and that for cooling the workpieces (21) a further flow of cooling liquid is generated on the outside of the housing of the spray chamber (34) will.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a gas flow through a number of outlets (114) are created in the wall of the cylindrical source (117), and that the gas flowing out of the outlets (114) is directed towards the face plates (118). which the gas Distribute over the cylinder surface of the source (117).

5. The method according to claim 4, characterized in that that the material of the faceplate (118) for atomizing the metal particles onto the workpieces (21) is used.

6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that for the outlets (114) The outflowing gas uses a mixture of nitrogen and argon.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the cylindrically shaped Atomization source (117) consists of tantalum.

8. The method according to claim 6 or 7, dadurcl · characterized in that the inner walls of the Spröh chamber (34) as a heat-reflecting surface are executed.