DE2311299C3

DE2311299C3 - Device for vacuum damming from a thermal steam source

Info

Publication number: DE2311299C3
Application number: DE19732311299
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Horn, Herwig, Dr.; Aldrian, Adolf; Graz (Österreich)
Filing date: 1973-03-07
Publication date: 1976-05-06

Description

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

In der österreichischen Patentschrift 2 31530 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 Verdampfungsquelle 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 the Austrian patent 2 31530 is a method described which makes it possible to reduce thermal vapor deposition processes thermal load of the underlay material to be vaporized. This procedure exists its essence is that the thermal radiation emerging from the thermal evaporation source is separated from the steam jets due to their greater speed of propagation. In the mentioned patent are also some devices described, which the implementation of this general procedural principle.

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

Weiter sind zur Durchführung dieses Verfahrensprinzips in der genannten Patentschrift noch zwei weitere Vorrichtungen beschrieben, die ihrerseits aus einem System rotierender Scheiben, andererseits aus oszillierenden Blendenschiebern bestehen.There are two more in the cited patent specification for carrying out this process principle further devices described, which in turn consist of a system of rotating disks, on the other hand from oscillating shutter slides.

Aus der österreichischen Patentschrift 2 93 814 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 Blendcnsystem aus einer Mehrzahl von Dampfdurchtrittskanälen besteht, welche wie die Mantellinien eines Zylinders um eine 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 2 93 814 a device is known which is characterized is that in a known manner the slots of the diaphragm system in the direction of the axis of rotation of this Systems follow one another and the blend system consists of a plurality of steam passage channels, which, like the surface lines of a cylinder, are arranged around a common axis. This common axis is inclined with respect to the steam jet by such an angle that in the direction the optical view is denied to the steam jets.

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

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. 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 Neigung der rotierenden Blenden zur Rotationsachse. Dieser große Winkel ist aber dann durch Schrägstellung der Achse bei achsparalielen Schlitzen nicht mehr realisierbar.In such devices, in addition to other aspects, it should also be taken into account that in the Usually the substrate to be vaporized is located vertically above the vaporization source and that in small systems, such as those commonly used in electron microscopy in particular, only have one limited space is available for the installation of such additional equipment. Often it is also necessary to bring the evaporation sources closer to the substrate. The latter However, the requirement also requires that the overall height of the rotating cylinder be kept as small as possible must become. However, this in turn requires a greater inclination of the rotating diaphragms relative to the axis of rotation. This large angle is then due to the inclination of the axis with axially parallel slots no longer feasible.

Es ist daher Aufgabe der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung, gute Betriebseigenschaften bei geringerem Raumbedarf zu erzielen.It is therefore an object of the invention specified in claim 1, good operating properties with less To achieve space requirements.

Die erfindungsgemäße Anordnung besitzt den Vorteil, daß sie Aufdampfvorgänge im Hochvakuum unter herabgesetzter thermischer Belastung des Substrates ermöglicht, wobei sie — auf Grund der besonderen Konstruktion ihres Blendensystems — eine sehr geringe Bauhöhe besitzt und sonst auch in üblichen Präparationsanlagen unmittelbar einbaubar ist.The arrangement according to the invention has the advantage that it does vapor deposition in a high vacuum allows under reduced thermal load on the substrate, whereby they - due to the special Construction of your panel system - has a very low overall height and otherwise also in can be installed directly in conventional preparation systems.

Ein weiterer Vorteil ist vor allem ihr geringerer Raumbedarf, der den Einbau in üblicher Weise verwendeten Präparationsanlagen ermöglicht.Another advantage is above all their lower space requirement, which used the installation in the usual way Preparation systems made possible.

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

Darin zeigtIn it shows

F i g. 1 die Anordnung nach der Erfindung,F i g. 1 the arrangement according to the invention,

F i g. 2 das rotierende und das feste Blendensystem in seinen Einzelheiten, im Grund- und Aufriß.F i g. 2 the rotating and the fixed shutter system in its details, in plan and elevation.

Die in F i g. 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 in F i g. The arrangement shown in FIG. 1 consists of a recipient 6, a vapor deposition source 1, stationary Apertures 2.4, a rotating aperture 3.8, a motor 7 and a catcher 5. This whole The system is connected to a pumping system and is on a 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 Schraubenflächen mit dem Steigungswinkel α dar und bilden somit schraubenförmige Kanäle die dem Dampfstrahl 9 den Durchtritt ermöglichen. Die Umfangsgeschwindigkeit ν der Lamellen 8 wird durch den Winkel α sowie die mittlere Dampfstrahlgeschwindigkeit c bestimmt. Der Winkel α wiederum ist eine Funktion der Größen ß, b, s, d, h und der Bedingung der optischen Undurchlässigkeit.The steam jet 9 emitted from the steam source 1 is masked by the diaphragms 2, 4 to the required cross section (size of the collector 5) (FIG. 1). A cylinder 3 with lamellae 8 on the circumference rotates between the two diaphragms, as shown in FIG. 2. The geometry of these lamellas 8 is chosen so that there is no direct view between the steam source 1 and the collector 5 in the area of the masked-out steam jet 9. The lamellae 8 arranged on the circumference of the cylinder 3 represent helical surfaces with the pitch angle α and thus form helical channels which allow the steam jet 9 to pass through. The circumferential speed ν of the lamellae 8 is determined by the angle α and the mean steam jet speed c . The angle α in turn is a function of the quantities β, 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 dargestell·.The function of the arrangement results from the above description. The conditions for a special Case are shown in the following example.

ν = Umfangsgeschwindigkeit, c = mittlere Dampfstrahlgeschwindigkeit, D = Zylinder-Durchmesser,ν = circumferential speed, c = mean steam jet speed, D = cylinder diameter,

/i = Drehzahl des Zylinders,/ i = speed of the cylinder,

λ -= Winkel der Lamellen,λ - = angle of the lamellas,

s = Abstand der Lamellen voneinander (Teilung).s = distance between the lamellas (pitch).

b = Breite der Blende an der Dampfquelle, B = Breite der Blende beim Auffänger, d = Wanddicke der Lamellen, h —- Höhe des Zylinders, b = width of the diaphragm at the steam source, B = width of the diaphragm at the collector, d = wall thickness of the lamellas, h - height of the cylinder,

S = Tiefe der Lamellen.
Für den durchtretenden Dampfstrahl muß S = depth of the lamellas.
For the steam jet to pass through

V
t V
t

sein, daraus ist die erforderliche Umfangsgeschwindigkeit ν = c tg \. from this, the required peripheral speed is ν = c tg \.

Die Drehzahl des Zylinders ist dannThe speed of the cylinder is then

ν
0ν
0

Nimmt man für einen konkreten Fall D = 0,2 m und λ = 15° an, so ergibt sich Assuming D = 0.2 m and λ = 15 ° for a specific case, the result is

60 V 60 c te χ .._60 V 60 c te χ .._

Die interessierenden Dampfstrahlen haben Geis schwindigkeiten zwischen 100 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.The steam jets of interest have Geis speeds between 100 and 1000 m / s; it surrender So speeds between 2500 and 25,000 per minute. These values are based on the status of Technology easy to implement even in a high vacuum.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Claim:

Device for vacuum evaporation from a thermal steam source with reduced Temperature load for the object to be vaporized, consisting of a lamellar, rotating cylinder that blasts the heat emitted from the steam source Separate because of their greater speed of propagation and the optical transparency in the direction of the steam jets, thereby characterized in that the lamellae (8) helically on the jacket of the cylinder (3) are attached. * 5