DE2309405C3

DE2309405C3 - Steaming arrangement

Info

Publication number: DE2309405C3
Application number: DE19732309405
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Phys 7000 Stuttgart Kerner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Filing date: 1973-02-24
Publication date: 1977-09-01

Description

5°5 °

Die Erfindung betrifft eine Bcdampfungsanordnung, insbesondere zum Aufdampfen großflächiger Schichten im Hochvakuum, mit einem evakuierbaren Kessel, in dem mindestens zwei direkt beheizbare Dampfquellen angeordnet sind, um die die Substrate kreisen.The invention relates to a vapor deposition arrangement, in particular for vapor deposition over a large area Layers in a high vacuum, with an evacuable tank in which at least two can be heated directly Steam sources are arranged around which the substrates revolve.

Die Verdampfungseinrichtung, welche die eigentliche Dampfquelle bildet, besteht dabei entweder aus einer Reihe von kleineren, meist spiralförmigen oder in Form von Schiffchen ausgebildeten Verdampfern oder aus einem nahe der Kesselachse angeordneten tlrahtförmigen Verdampfer. Sollen mehrere Schichten aufgedampft werden, so kann eine zweite Verdampfungseinrichtung parallel zur ersten angeordnet werden. The evaporation device, which forms the actual steam source, either consists of a series of smaller, mostly spiral-shaped or boat-shaped evaporators or from a wire-shaped evaporator arranged near the boiler axis. Should be several layers are evaporated, a second evaporation device can be arranged parallel to the first.

Die bekannten Bedampfungsanordnungen haben eine Reihe von Nachteilen, insbesondere ist der für die Bedampfung nutzbare Raumwinkel auf Grund ungiinsligei geoineti isehei Anordnung lelaliv klein und die verschiedenen Venlampiuiigsemi ichluiigen bedampfen sich gegenseitig.The known vaporization arrangements have a number of disadvantages, in particular that for the vaporization usable solid angles due to the unfavorable geo-netic arrangement is relatively small and the various seminars steam each other.

AuLier den zuvor geschilderten Bedaniplimgsunordnungenisl aus der Dl.-I¹S ¹M -K). 1 eine Vorrichtung /um Bedampfen von Bändern im Vakuum bekanntgeworden, welche zwei ineinandergeschachtelte, getrennte Verdampfer aufweist. Die beiden Verdampfer werden getrennt beheizt und bedampfen unterschiedliche Abschnitte auf einem bandförmigen Substrat. Der innen angeordnete Verdampfer schirmt in dem von ihm eingenommenen Bereich this Band gegen die Dämpfe ties äul.ieicn Verdampfers ab. wodurch tier nutzbare Raumwinkel beim Aufdampfen stark eingeschränkt ist. Dieser begrenzte Bedampfungsbereich wird jedoch bewußt in Kauf genommen, was andererseits zur Folge hat, daß Abschattungen durch die Stromzufülmmgen nicht berücksichtigt zu werden brauchen.AuLier the previously described Bedaniplimgsunordersisl from the Dl.-I ¹ S ¹ M -K). 1 a device / for evaporation of strips in a vacuum has become known, which has two nested, separate evaporators. The two evaporators are heated separately and evaporate different sections on a strip-shaped substrate. The evaporator arranged on the inside shields this band from the vapors deep outside the evaporator in the area it occupies. whereby animal usable solid angle is severely restricted during vapor deposition. However, this limited vaporization range is consciously accepted, which, on the other hand, has the consequence that shadows from the power supply do not need to be taken into account.

Der in Anspruch I angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bedampl'ungsanordnung zu schaffen, bei der mit einfachen konstruktiven Maßnahmen unter weilgehendem Ausschluß von gegenseitigen Bedampfungen eine betriebssichere Anordnung mit großem, für die Bedampfung nulzbaren Raumwinkel erreicht wird.The invention specified in claim I is based on the object of providing a Bedampl'ungsanordnung create, with simple constructive measures while excluding mutual Steaming a reliable arrangement with a large size that can be used for steaming Solid angle is achieved.

Durch die ertindungsgeinäße Anordnung wird es möglich, ohne konstruktiven Mehraufwand und ohne Verminderung des für tlie Bedampfung nutzbaren Raumwinkels unterhalb der Verdampfungseinrichtung eine Tropfwanne zum Auffangen von heruntertropfendem Verdampfungsmaterial vorzusehen. Am besten hat es sich bewährt, die Verdampfungseinrichtung als sogenannten Langdrahtverdampfer mit einem oder mehreren Verdampferdrähten auszubilden, da hierbei der nutzbare Raumwinkel am gröüten ist. Sofern eine Glimmreinigung vorgenommen werden soll, ordnet man zweckmäßigerweise auch die Glimmelektrode in der gleichen, vertikalen Ebene mit den Verdampfungseinrichtungen und den Stromzuführungen an.Due to the arrangement according to the invention, it becomes possible without additional constructive effort and without reducing what can be used for tlie steaming A drip tray at a solid angle below the evaporation device to collect dripping Provide evaporation material. The evaporation device has proven to be the best to be designed as a so-called long wire evaporator with one or more evaporator wires, there here the usable solid angle is the largest. If glow cleaning is to be carried out, it is expedient to arrange the glow electrode in the same vertical plane with the evaporation devices and the power supply.

Sind mehrere Verdampfungseinrichtungen vorhanden, so ist es in vielen Fällen günstig, wenn zumindest eine Verdampfungseinrichtung durch eine Blende abdeckbar ist. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Blendenanordnung liegt darin, daß die Blende schwenkbar befestigt ist zur Abdeckung wahlweise einer von zwei Verdampfungi-einrichtungen.If there are several evaporation devices, it is advantageous in many cases if at least an evaporation device can be covered by a screen. An advantageous embodiment the panel assembly is that the panel is pivotally mounted to optionally cover one of two evaporation devices.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind im folgenden an Hand eines. Ausführungsbeispiels mit einem Langdrahtverdampfer näher erläutert. Es zeigtFurther details and advantageous developments of the invention are given below with reference to a. Embodiment explained in more detail with a long wire evaporator. It shows

Fig. 1 eine bekannte Bedampfungsanordnung mit spiralförmiger Verdampfungseinrichtung,1 shows a known evaporation arrangement with a spiral evaporation device,

Fig. 2 eine bekannte Bedampfungsanordnung mit einem einzigen, nahe der Kesselachse angeordneten drahtförmigen Verdampfer,2 shows a known steaming arrangement with a single one arranged near the boiler axis wire-shaped evaporator,

Fig. 3 eine bekannte Bedampfungsanordnung mit zwei parallel verlaufenden drahtförmigen Verdampfern, 3 shows a known vaporization arrangement with two wire-shaped evaporators running in parallel,

Fig. 4 einen Schnitt durch eine Bedampfungsanordnung entsprechend Fig. 3 in bekannter Bauweise,4 shows a section through a vaporization arrangement corresponding to FIG. 3 in a known construction,

Fig. 5 einen Schnitt durch eine Bedampf ungseinrichtung entsprechend Fig. 3 in erfindungsgemäßer Ausgestaltung,5 shows a section through a steaming device according to FIG. 3 in accordance with the invention Design,

Fig. ii einen Teil-Längsschnitt durch eine Bedampfungsanordnung entsprechend Fig. 5 in vergrößerter Darstellung, undIi shows a partial longitudinal section through a steaming arrangement corresponding to FIG. 5 in an enlarged view, and

Hg. 7 das l'iiu/ip γιικί I .angdi ahl -Bcdaiupl ungs anordnung mil schwenkhaier Blende.Ed. 7 das l'iiu / ip γιικί I .angdi ahl -Bcdaiupl ungs arrangement with schwenkhaier aperture.

Dii.¹ I- ig. I bis .1 zeigen bekannte Ausluhi ungeii von Bcdampfungsanorduimgcn. wobei die Bcdampluugseinrichtung in Fig. 1 ans mehreren spirallo: migcn Verdamplem, in Fig. 2 ans einem nahe der Kcsselaehse angeordneten di ahlloi migeii Vei dämpfer uiul in Ii μ. 3 ans zwei paiallel zueinander \ei lanieiulen Ji alilioi inigen Verdampfern besieht. Die Anordnung naeh Fig. .1 wird verwendet, wenn mehrere vcischiedene Schiehlen aufgedampft werden sollen. Bei iiulusiriellen Bedamplungsanordinmgen dieser Ail bcsiehl in der Regel die Aulgabe, große Mächen gkichmaßigmil Melallen und. oiler Dieleklrika zu beschichten. Diese Ik'dampfungsaiiordnungcn haben, wie in den Hg. I bis 3 angedeutet, meist einen horizontal verlaufenden /yliiulerl'örmigen Kessel, wclchci auf etwa Kl 'bis IO 'Ton evakuierbar ist. Die Verilam|iiungseinriehtuiigen sind üblieherweise in der Nähe der Zylinderachse angeordnet. Das zu beschichtende Ciut! ann beispielsweise auf einer Trommel entlang der Innenwandung des Kessels herumbewcgl werden, günstiger jedoch ist noch eine planetenartige Bewegungdesz.u bedampfenden Gutes, svobei /usiitz-1 ich /u der kreisförmigen Bewegung entlang der Kesselwand ein Rotieren des Besehichtungsgutes um eine eigene Achse erfolgt.Dii. ¹ Iig. I to .1 show known exhausts of steaming arrangements. wherein the Bcdampluugseinrichtung in Fig. 1 to several spirallo: migcn Verdamplem, in Fig. 2 to a near the Kcsselaehse arranged di ahlloi migeii Vei damper uiul in Ii μ. 3 ans two parallel to each other \ ei lanieiulen Ji alilioi in some evaporators. The arrangement according to Fig. 1 is used when several different layers are to be vapor-deposited. In the case of circular signaling arrangements of this kind, this usually involves the task of being large and large in size. oiler to coat the board. As indicated in Eds. I to 3, these steaming arrangements usually have a horizontally running, oval-shaped boiler, which can be evacuated to a level of about 1 to 10 minutes. The Verilam | iiungseinriehtuiigen are usually arranged in the vicinity of the cylinder axis. The Ciut! For example, they can be moved around on a drum along the inside wall of the boiler, but a planet-like movement of the items to be steamed is more favorable, with the circular movement along the boiler wall rotating the items to be viewed around their own axis.

I'ig. 4 zeigt eine bekannte Bedampfungsanordnung mit zwei Verdampferdrähten K) und 11, welche in einer vertikalen Ebene etwa im Bereich der Kesselachse verlaufen. Unterhalb der Verdampferdrähte 10 und 11 befindet sich eine Tropfwunne 12. darunter drei Stromzuführungsschienen 13 bis 15 und wiederum hierunter eine Glimmelektrode 16. Die (ilimmelektmde besteht aus der eigentlichen Elektrode 17 und einer Abschirmung 18, welche elektrisch und mechanisch mit der geerdeten Stromzuführungsschiene 15 verbunden ist, auf welche auch die Tropfwanne 12 aufsitzt. Die Stromzuführungsschiene 13 liefert den Strom für den Verdampferdraht 10, die Stromzuführungsschiene 14 den Strom für den Verdampferdraht 11. Der für die Bedampfung bei dieser Anordnung nutzbare Raumwinkel u bzw. /; ist relativ klein,er beträgt nur wenig über ISO". Im unteren Teil des mit 19 bezeichneten Kessels erfolgt also praktisch keine Bedampfung und die erzielbare Schichtdicke isl deshalb und wegen der begrenzten Kapazität der Verdampferdrähte für das zu bedampfende Gut, insbesondere bei großen zu bedampfenden Flächen, beschränkt. Ferner bedampfen sich bei Anordnungen dieser Art die beiden Verdampferdrähte 10 und 11 gegenseitig, was nur durch eine zusatzteile Blende verhindert werden kann; der nutzbare Raumwinkel für die Bedampfung wird hierdurch weiter verkleinert.I'ig. 4 shows a known vaporization arrangement with two vaporizer wires K) and 11, which run in a vertical plane approximately in the region of the boiler axis. Underneath the evaporator wires 10 and 11 there is a drip well 12. underneath three power supply rails 13 to 15 and again below this a glow electrode 16. The (ilimmelektmde consists of the actual electrode 17 and a shield 18, which is electrically and mechanically connected to the grounded power supply rail 15 , on which the drip tray 12 is seated. The power supply rail 13 supplies the power for the evaporator wire 10, the power supply rail 14 the power for the evaporator wire 11. The solid angle u or /; which can be used for the vaporization in this arrangement is relatively small, it amounts to only a little above ISO ". In the lower part of the boiler marked 19 there is practically no vaporization and the achievable layer thickness is therefore and because of the limited capacity of the vaporizer wires for the material to be vaporized, especially for large areas to be vaporized. Furthermore, vaporization is limited in arrangements of this type the two Ve steamboat wires 10 and 11 mutually, which can only be prevented by an additional cover; this further reduces the usable solid angle for the vapor deposition.

In Fig. 5 ist der Kessel wiederum mit ^bezeichnet. Innerhalb des Kessels sind vertikal übereinander angeordnet ein erster Verdampferdraht 20, eine erste Stronizuführungsschiene 21, ein zweiter Verdampferdraht 22, eine zweite Stroinzuführungsschiene 23 und eine Glimmelektrode 24. Die Stromzuführungsschienen 21 und 23 sind geerdet, die Schiene 23 isl mit einer mit 25 bezeichneten Abschirmung der Glimmelektrode 24 verbunden. Aul die Darstellung von Tropfwannen, welche auf den Schienen 21 und 23 sitzen können, ist in der Abbildung der Übersichtlichkeit wegen verzichtet worden.In Fig. 5, the boiler is again designated by ^. A first evaporator wire 20, a first one, are arranged vertically one above the other within the boiler Stream supply rail 21, a second evaporator wire 22, a second power supply rail 23 and a glow electrode 24. The power supply rails 21 and 23 are grounded, the rail 23 isl with connected to a shield of the glow electrode 24 designated by 25. Aul the representation of Drip trays, which can sit on the rails 21 and 23, is shown in the figure for clarity has been waived because of.

Durch die Anordnung der beiden drahtföi migen Verdampfung*', im ich lunge η und der Stiomzul uhrtin gen in einei Ebene erreicht man. wie aus Fig. .S dent lieh /u ei keimen isl, eine wesentliche Vergrößerung des Im die Bcdampl ung nul/bareii Kauniwinkels, welcher Jur beide Hedainpfungseiui iehlungcn nun bis annähernd .UiO betragen kanu. Der zum ersten V'erd.unplerdraht 20 gehörige Kaum winkel i:.t mit («,der /um /weiten Veulampfcrdrahl 22 gehörige Raumwinkel mit zweimal '' , bezeichnet.Due to the arrangement of the two wire-shaped Evaporation * ', in the I lung η and the Stiomzul uhrtin gen in one level is reached. as from Fig. S dent borrowed / u ei germinate isl, a substantial enlargement des Im die Bcdampl ung nul / bareii Kauniwinkel, which law both hedge vaccinations are now up to approximately .UiO is canoe. The one to the first V'erd.unplerdraht 20 appropriate barely angles i: .t with («, the / um / wide vaporizer jet 22 corresponding solid angles marked with twice ''.

in Hg. Ι zeigt einen Längsschnitt durch die Verdainpl Hilfseinrichtung tier Bcdampfungsanordiiung. Darin isl mit 2(> eine Stirnwand des Kessels 1⁽) bezeichnet, in der Öffnungen 27 und 28 zum isolierten Durchtritt und zur Befestigung von Zuleitungen 2'J und 30 der elektrischer. Versoigungsspaniiung vorgesehen sind. An die Zuleitungen 2^l> und 30 sind flexible Stromzuleitungen 31 und 32 angeschlossen, welche ihrerseits an ledergespannten Klemmbacken 33 und 34 befestigt sind. In diese ledergespannten Klemm backen 33 und 34 ist jeweils ein Hnde der Verdampfe rdräh te 20 und 22 eingespannt, deren anderes I in de jeweils in einem festen, geerdeten Klemmbacken 35 bzw. 36 gehalten ist. Die festen Klemmbacken 35 und 36 sitzen beide auf einer Schiene 37, welche über die erste Stronizuführungsschiene 21 und die /weile Stronizuführungsschiene 23 elektrisch und mechanisch mit der Stirnwand 26 des Kessels 19 verbunden ist. Die Stromzuführungsschienen 21 und 23 dienen also gleichzeitig auch als mechanische Halterung, sie liegen wie die Kesselwandung 26 auf Erdpotential. In Fig. (1 sind die der Übersichtlichkeit wegen in Fig. 5 nicht dargestellten Tropfwannen 38 und 39 eingezeichnet. Bei der Anordnung der Verdampferdrähte 20, 22 und der Slromzulührungsschienen ?.l.in Hg. Ι shows a longitudinal section through the Verdainpl auxiliary device tier Bcdampfungsanordiiung. Adding 2 (> is isl an end wall of the boiler 1 ^(), are provided in the openings 27 and 28 for the isolated passage and fixing of leads 2'J and 30 of the electric. Versoigungsspaniiung. To the leads 2 ^l> and 30 flexible power lines 31 and 32 connected, which in turn are attached to leather-stretched clamping jaws 33 and 34. In these leather-stretched clamping jaws 33 and 34, one hand of the evaporator wires 20 and 22 is clamped, the other I in de each in a solid, grounded Clamping jaws 35 and 36, respectively. The fixed clamping jaws 35 and 36 both sit on a rail 37 which is electrically and mechanically connected to the end wall 26 of the boiler 19 via the first Stroni supply rail 21 and the Stroni supply rail 23 23 thus also serve as a mechanical holder, they are at ground potential like the boiler wall 26. In FIG For clarity, drip trays 38 and 39, not shown in FIG. 5, are shown. With the arrangement of the evaporator wires 20, 22 and the current supply rails? .L.

23 in einer vertikalen Ebene ergibt sich neben dem an Hand von Fig. :> bereits erläuterten vergrößerten nutzbaren Bcdampfungswinkel auch eine konstruktiv günstige Anordnung der Tropfwannen 38 und 39, welche auf die Stronizuführuiigsschicnen 21 und 23 aufgesetzt werden.23 in a vertical plane results in addition to that on the basis of FIG.:> The enlarged usable steaming angle already explained is also a constructive one Favorable arrangement of the drip trays 38 and 39, which on the Stronizuführuiigsschicnen 21 and 23 be put on.

Aus Fig. 7 wird deutlich, wie wahlweise eine der beiden dargestellten Verdampf ungseinriclitungen durch eine Blende 40 abdeckbar ist. Diese Blende besteht aus zwei im Schnitt L-förmigcn Hälften 411 und 42, welche in den Punkten 43 und 44 schwenkbar befestigt sii.J zur wahlweisen Abdeckung einer der beiden Verdampfungseinrichtungen 20, 21 bzw. 22, 23. In Fig. d ist die Blende 40 der Übersicht wegen weggelassen. From Fig. 7 it becomes clear how optionally one of the two vaporization devices shown can be covered by a cover 40. This diaphragm consists of two halves 411 and 411, which are L-shaped in section 42, which is pivotally attached at points 43 and 44 sii.J to optionally cover one of the two Evaporation devices 20, 21 or 22, 23. In FIG. D, the screen 40 has been omitted for the sake of clarity.

An Stelle von drahtförmigen Verdampfungseinrichtungen können selbstverständlich auch anders ausgebildete Verdampf Imgseinrichtungen verwendet werden, jedoch dürfte hiermit in der Regel ein konstruktiver Mehraufwand erforderlich sein. Es ist jedoch ohne weiteres denkbar, daß die Verdampfungseinrichtung an Stelle eines oder zweier Verdampfungsdrähte ein oder zwei Reihen von Spiralen oder Schiffchen enthält zum Verdampfen des aufzudampfenden Materials. Bei einer vertikalen Anordnung eignen sich für die obere Bedampfungseinrichtung neben einem Draht sowohl Schiffchen als auch Spirale, für die untere Verdampfungseinrichtung kommt nur eine Spirale oder ein Verdampferdraht in F'rage. (.lic Anordnung von Schiffchen scheidet praktisch aus. Die Verwendung von Spiralen oder Schiffchen kann im Einzelfall hinsichtlich der Beschickung mit dem zu bedampfenden Material Vorteile bieten.Instead of wire-shaped evaporation devices Evaporation devices of different design can of course also be used , however, this should usually result in additional constructive effort. However, it is It is easily conceivable that the evaporation device instead of one or two evaporation wires contains one or two rows of spirals or boats to vaporize the vapor Materials. In the case of a vertical arrangement, next to the top steaming device are suitable a wire both shuttle and spiral, only comes for the lower evaporation device a coil or a vaporizer wire in question. (.lic Arrangement of shuttles is practically out of the question. Spirals or shuttles can be used in the Offer advantages in individual cases with regard to the loading of the material to be vaporized.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

I am tacntanspnichc:

1. Bedamplungsanoi dining, especially for the evaporation of large, lazy layers in the llochva-, 1 kiium, with a vacuum chamber, in which at least two diieklhcheizbaie I) are arranged at the | iic | ual, around the tlie shell, marked ti adureh Dall the Dampfi | iicllen (22, 22) and the associated current / ultihrungen (21, 23) lie in a vertical plane, and (20, 22) at least one drip tray (38, 3 ¹ J) is disposed below the vapor sources.

2. Bedampfiingsanoidnung according to claim I, characterized in that tlie Stroin / uführun- S ¹ gene (21, 23) at the same time as supports for nu'chanische lüc V'erdainpiungseiniiciitun ;: (20, 22) are formed.

3. ! ^ 'Damping arrangement according to claim I oiler 2, characterized in that the evaporation device is designed as a La ngdrahtverdam.pl it is equipped with several Verdampl'erdrähtcn (20, 22).

4. Damper arrangement according to claim 3, characterized in that 1.5 is the evaporator wire (20. 22) on one side into a solid, earthed clamping jaws (35, 36) and on the other side in a spring-loaded clamping jaw (33, 34) is clamped, and that animal fixed, grounded clamping hooks (35, 36) via the Stromzuführiings- and retaining rail (21, 23) is attached to the boiler wall (26), while the spring-loaded Clamping jaws (33, 34) to a supply voltage via a flexible power supply line (31, 32) is laid.

5.! ^ 'Damping arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that in the same plane with the evaporation devices (20, 22) and the power supply lines (21, 23) a glow electrode (24) is arranged.

6.! ^ Damping arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that two steam sources (20, 22) are optional can be covered by a pivotably attached panel (40).