DE2311299A1

DE2311299A1 - Vacuum vapour depositing appts - with revolving shutter to pass vapour and block heat radiation to substrate

Info

Publication number: DE2311299A1
Application number: DE19732311299
Authority: DE
Inventors: Adolf Ing Aldrian; Herwig Dr Horn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-03-07
Filing date: 1973-03-07
Publication date: 1974-09-26
Also published as: DE2311299B2

Abstract

Appts. with a thermal vapour source results in min. temp loading of the substrate because the heat rays with their greater velocity of propagation are sepd. from the vapour jets by a revolving shutter system. The inlet and outlet slots of this system are bounded by coaxial helical faces so that the optical passage is blocked in the direction of the vapour jets.

Description

Anordnung zur Vakuumbedampfung aus einer thermischen Dampfquelle Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Vakuumbedampfung aus einer thermischen Dampfquelle mit herabgesetzter Temperaturbelastung des zu bedampfenden Objektes, wobei die aus der Dampfquelle emittierte Wärmestrahlung auf Grund ihrer größeren Ausbreitungsgeschwindigkeit mittels eines rotierenden Blendensystems vom Dampfstrahl abgetrennt wird. Arrangement for vacuum evaporation from a thermal steam source The invention relates to an arrangement for vacuum evaporation from a thermal Steam source with reduced temperature load on the object to be steamed, the thermal radiation emitted from the steam source due to its greater Propagation speed by means of a rotating shutter system of the steam jet is separated.

In der österreichischen Patentschrift Nr. 231 530 ist ein Verfahren beschrieben, welches es ermöglicht, thermische Aufdampfvorgänge unter herabgesetzter thermischer Belastung des zu bedampfenden Unterlagsmaterials vorzunehmen. Dieses Verfahren besteht seinem Wesen nach darin, daß die aus der thermischen Verdampfungsajuelle austretende Wärmestrahlung auf Grund ihrer größeren Ausbreitungsgeschwindigkeit von den Dampfstrahlen getrennt wird. In der genannten Patentschrift sind auch einige Vorrichtungen beschrieben, welche die Realisierung dieses allgemeinen Verfahrensprinzips erlauben.In Austrian patent specification No. 231 530 there is a method described, which makes it possible to reduce thermal vapor deposition processes thermal load of the underlay material to be vaporized. This The essence of the process consists in that from the thermal evaporation source escaping thermal radiation due to its greater speed of propagation is separated from the steam jets. There are also some in the cited patent Described devices which implement this general principle of the method allow.

Eine solche Vorrichtung bekannter Art besteht beispielsweise aus einem rotierenden Hohlzylinder, welcher an seiner Umfangsfläche Schlitze trägt und in bezug auf die thermische Verdampfungsquelle derart angeordnet und mit einer derartigen Geschwindigkeit in Drehung versetzt wird, daß die Trennung der lärme- von der Korpuskularstrahlung zu dem erwähnten Zweck erreicht wird.Such a device of known type consists, for example, of a rotating hollow cylinder, which has slots on its circumferential surface and in with respect to the thermal evaporation source so arranged and with such Speed is set in rotation that the separation of the noise from the corpuscular radiation for the stated purpose is achieved.

Weiters sind zur Durchführung dieses Verfahrensprinzips in der genannten Patentschrift noch zwei weitere Vorrichtungen beschrieben, die einerseits aus einem System rotierender Scheiben, andererseits aus oszillierenden Blendenschiebern bestehen.Furthermore, to carry out this process principle in the above Patent also described two other devices, on the one hand from a System of rotating disks, on the other hand, consist of oscillating shutter slides.

Aus der österreichischen Patentschrift Nr. 293 814 ist eine Vorrichtung bekannt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß in an sich bekannter Weise die schlitze des Blendensystems in Richtung der Drehachse dieses Systems aufeinanderfolgen, und das Blendensystem aus einer Mehrzahl von Dampfdurchtrittskanälen besteht, welche wie die Mantellinien eines Zylinders umeine gemeinsame Achse herum angeordnet sind. Diese gemeinsame Achse ist gegenüber dem Dampfstrahl um einen solchen Winkel geneigt, daß in Richtung der Dampfstrahlen die optische Durchsicht verwehrt ist.From the Austrian patent specification No. 293 814 is a device known, which is characterized in that the slots in a known manner of the diaphragm system follow one another in the direction of the axis of rotation of this system, and the screen system consists of a plurality of steam passage channels, which how the surface lines of a cylinder are arranged around a common axis. This common axis is inclined to the steam jet by such an angle that that optical transparency is blocked in the direction of the steam jets.

Die bekannten Vorrichtungen haben den Nachteil einer sehr hohen, im Betrieb erforderlichen Drehzahl in der Größenordnun von 50 000 Umdrehungen pro Minute, was bei der Anordnung im Vakuum Probleme hervorruft.The known devices have the disadvantage of a very high, im Operation required speed in the order of 50,000 revolutions per minute, which causes problems with the arrangement in a vacuum.

Bei derartigen Vorrichtungen ist neben anderen Gesichtspunkten auch zu berücksichtigen, daß in der Regel das zu bedampfende Substrat sich senkrecht über der Verdampfungsquelle befindet und daß in kleinen Anlagen, wie sie besonders in der Elektronenmikroskopie üblicherweise verwendet werden, nur ein beschränkter Raum für den Einbau einer derartigen zusätzlichen Einrichtung zur Verfügung steht.In such devices, among other considerations, is also to take into account that the substrate to be vaporized is usually perpendicular located above the evaporation source and that in small systems like them especially in Electron microscopy can usually be used in a limited space is available for the installation of such an additional device.

Häufig ist es auch erforderlich, die Verdampfungsquellen näher an das Substrat heranzubringen. Die letztgenannte Forderung bedingt aber auch, daß die Bauhöhe des rotierenden Zylinders möglichst klein gehalten werden muß. Dies aber bedingt wiederum eine stärkere Neigrmg der rotierenden Blenden zur Rotationsachse.Dieser große Winkel ist aber dann durch Schrägstellung der Achse bei achsparallelen Schlitzen nicht mehr realisierbar.Often it is also necessary to be closer to the evaporation sources bring the substrate up. The latter requirement also requires that the overall height of the rotating cylinder must be kept as small as possible. this but in turn requires a greater inclination of the rotating diaphragms in relation to the axis of rotation However, a large angle is then due to the inclination of the axis in the case of axially parallel slots no longer feasible.

Mit Hilfe der Erfindung soll eine Anordnung der eingangs angegebenen Art derart gestaltet werden, daß sie gute Betriebseigenschaften im Vakuum bei geringem Raumbedarf aufweist.With the help of the invention, an arrangement of the type indicated at the outset is intended Kind be designed in such a way that they have good operating properties in a vacuum at low levels Has space requirements.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Ein-und Auslaßschlitze des Blendensystems in an sich bekannter Weise als Schraubflächen um die Drehachse des Blendensystms herum ausgebildet sind und daß die optische Durchsicht in Richtung der Dampfstrilen verwehrt ist.According to the invention this is achieved in that the inlet and outlet slots of the aperture system in a manner known per se as screw surfaces around the axis of rotation of the aperture system are formed around and that the optical view in the direction the steam triling is denied.

Die erfindungsgemäße Anordnung besitzt den Vorteil, daß sie Aufdampfvorgänge im Hochvakuum unter herabgesetzter thermischer Belastung des Substrates ermöglicht, wobei sie - aufgrund der besonderen Konstruktion ihres Blendensystems - eine sehr geringe Bauhöhe besitzt und sonst auch in Übliche Präparationsanlagen unmittelbar einbaubar ist.The arrangement according to the invention has the advantage that it does vapor deposition in a high vacuum with reduced thermal load on the substrate, where - due to the special construction of its aperture system - it is a very has a low overall height and is otherwise also directly in conventional preparation systems can be built in.

Ein weiterer Vorteil ist vor allem ihr geringerer Raumbedarf, der den Einbau in Ublicher Wise verwendeten Präparationsanlagen ermöglicht.Another advantage is, above all, that it takes up less space, the allows the installation in the usual way used preparation systems.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erklärt.An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawing explained.

Darin zeigen: Fig.1 die Anordnung nach der Erfindung, Fig.2 das rotierende und das feste Blendensystem in seinen Einzelheiten, im Grund- und Aufriß.These show: FIG. 1 the arrangement according to the invention, FIG. 2 the rotating one and the fixed panel system in its details, in plan and elevation.

Die in Fig.1 dargestellte Anordnung besteht aus einem Rezipienten 6, einer Aufdampfquelle 1, feststehenden Blenden 2, 4, einer rotierenden Blende 3,8 , einem Motor 7 und einem Auffänger 5. Dieses ganze System ist an ein Pumpsystem angeschlossen und befindet sich auf Hochvakuum.The arrangement shown in Figure 1 consists of a recipient 6, a vapor deposition source 1, fixed screens 2, 4, a rotating screen 3.8, a motor 7 and a catcher 5. This whole system is attached to a pumping system connected and is on high vacuum.

Der aus der Dampfquelle 1 emittierte Dampfstrahl 9, wird durch die Blenden 2, 4 auf den erforderlichen Querschnitt (Größe des Auffängers 5) abgeblendet. (Fig.1). Zwischen den beiden Blenden rotiert ein Zylinder 3 mit Lamellen 8 am Umfang, wie in Fig.2 dargestellt. Die Geometrie dieser Lamellen 8 ist so gewählt, daß im Bereich des ausgeblendeten Dampfstrahles 9 keine direkte Sicht zwischen Dampfquelle 1 und Auffänger 5 besteht. Die am Umfang des Zylinders 3 angeordneten Lamellen 8 stellen Schraubflächen mit dem Steigungswinkel a dar und bilden somit schraubenförmige Kanäle die dem Dampfstrahl 9 den Durchtritt ermöglichen. Die Umfangsgeschwindigkeit v der Lamellen 8 wird durch den Winkela sowie die mittlere Dampfstrahlgeschwindigkeit c bestimmt. Der Winkel a wiederum ist eine Funktion der Größen B, b, s, d, h und der Bedingung der optischen Undurchlässigkeit.The steam jet 9 emitted from the steam source 1 is through the Apertures 2, 4 dimmed to the required cross-section (size of the catcher 5). (Fig.1). A cylinder 3 with lamellas 8 on the circumference rotates between the two diaphragms, as shown in Fig.2. The geometry of these slats 8 is chosen so that in Area of the masked steam jet 9 no direct view between the steam source 1 and catcher 5 exists. The lamellae 8 arranged on the circumference of the cylinder 3 represent screw surfaces with the pitch angle a and thus form helical Channels that allow the steam jet 9 to pass through. The peripheral speed v of the lamellas 8 is determined by the angle a and the mean steam jet speed c determined. The angle a, in turn, is a function of the quantities B, b, s, d, h and the condition of optical opacity.

Die Funktion der Anordnung ergibt sich aus obiger Beschreibung. Die Bedingungen für einen speziellen Fall sind im folgenden Beispiel dargestellt.The function of the arrangement results from the above description. the Conditions for a special case are shown in the following example.

v = Umfangsgeschwindigkeit ã = Mittlere Dampfstrahlgeschwindigkeit D = Zylinder-Durchmesser n = Drehzahl des Zylinders a = Winkel der Lamellen s = Abstand der Lamellen voneinander (Teilung) b = Breite der Blende an der Dampfquelle B = -"- -"- -"- beim Auffänger d = Wanddicke der Lamellen h = Höhe des Zylinders S = Tiefe der Lamellen Für den durchtretenden Dampf strahl muß tg a = V sein, c daraus ist die erforderliche Umfangsgeschwindigkeit v = c tga 6o v Die Drehzahl des Zylinders ist dann n = 60/# . v/O Nimmt man für einen konkreten Fall D = 0,2 m und a= 150 an, so ergibt sich n = 60/w . V/D = 60/# c tg @/D = 25 c Die interessierenden Dampfstrahlen haben Geschwindigkeiten zwischen 100 m/s und 1000 m/s; es ergeben sich also Drehzahlen zwischen 2500 und 25 000 pro Minute. Diese Werte sind nach dem Stand der Technik auch im Hochvakuum leicht zu realisieren.v = circumferential speed ã = mean steam jet speed D = cylinder diameter n = speed of the cylinder a = angle of the lamellas s = Distance of the lamellas from one another (division) b = width of the screen at the steam source B = - "- -" - - "- at the catcher d = wall thickness of the lamellas h = height of the cylinder S = depth of the lamellas For the steam jet to pass through, tg a = V, c from this the required peripheral speed is v = c tga 6o v the speed of the cylinder is then n = 60 / #. v / O If one takes D = 0.2 for a concrete case m and a = 150, then n = 60 / w. V / D = 60 / # c tg @ / D = 25 c those of interest Steam jets have speeds between 100 m / s and 1000 m / s; it surrender So speeds between 2500 and 25,000 per minute. These values are after According to the state of the art, easy to implement even in a high vacuum.

Patentanspruch Claim

Claims

Claim arrangement for vacuum evaporation from a thermal Steam source with reduced temperature load on the object to be steamed, where the heat radiation emitted from the steam source due to its greater Propagation speed by means of a rotating shutter system of the steam jet is separated, characterized in that the fin and outlet slots of the diaphragm system in a manner known per se as screw surfaces around the axis of rotation of the diaphragm system are formed around and that the optical see-through in the direction of the steam jets is denied.

L e r s e i t e