DE2624700A1

DE2624700A1 - Verfahren und vorrichtung zum gleichfoermigen beschichten von flaechigen substraten

Info

Publication number: DE2624700A1
Application number: DE19762624700
Authority: DE
Inventors: Ruediger Dr Ing Willig
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1976-06-02
Filing date: 1976-06-02
Publication date: 1977-12-15
Also published as: FR2353649A1; GB1529418A; CH630417A5; FR2353649B3; IT1076194B

Description

C. HANS ZAPFH

PATENTANWALT

LEYBOLD-HERAEUS GmbH & Co. KG Bonner Straße 504

26247Q0

D-605 OFFENBACH (MAIN) KAISERSTRASSE 9 BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

TELEFON (0611) 882721

5. Mai 1976 Zap/Han

Akte: 76503

5000 KÖLN

" Verfahren und Vorrichtung zum gleichförmigen Beschichten von flächigen Substraten "

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum gleichförmigen Beschichten von flächigen Substraten durch Vakuumaufdampfen während des mehrfachen Durchführens der Substrate durch den Dampfstrahl eines Verdampfers mittels eines kontinuierlich rotierenden Substrathalters bei gleichzeitiger ozi1lierender Relativbewegung zwischen Substrathalter und Verdampfer, wobei die Oszillationsbewegung senkrecht zur Bewegung des Substrathalters durch den Dampfstrahl verläuft.

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Es ist bekannt, daß man eine Vielzahl von Substraten im Vakuum wirtschaftlich mit dünnen aufgedampften Schichten versehen kann, wenn die Substrate mit ihren zu bedampfenden Oberflächen über eine größere Fläche verteilt angeordnet und nacheinander kontinuierlich und gegebenenfalls mehrfach durch einen von einem Verdampfer ausgehenden Dampfstrahl von begrenzter Raumausdehnung hindirchbewegt werden. Die flächige Ausbreitung der Substrate erfolgt dabei durch deren Unterbringung in einem Substrathalter, der entweder die Form einer Kugelkalotte oder eines Hohlzylinders haben kann, die um ihre Drehachsen rotierbar angeordnet sind. Die Verdampfer, zu denen sowohl thermische Verdampfer als auch Elektronenstrahl verdampfer gehören, werden dabei in einer solchen räumlichen Lage zum Substrathalter angeordnet, daß die jeweils im Dampfstrahl befindlichen Substrate möglichst die gleiche Niederschlagsrate aufweisen. Es ist auch bekannt, daß die kontinuierliche Relativbewegung des Substrathalters Ungleichförmigkeiten des Dampfstrahls ausgleicht und die Gleichförmigkeit der Schicht bzw. der Schichtdickenverteilung fördert.

Eine Vorrichtung mit einem Substrathalter in Form eines Hohlzylinders oder einer Trommel, die auf eine Art Käfig reduziert worden ist, und die der eingangs beschriebenen Gattung entspricht, gehört beispielsweise durch die DT-PS 1 521 250 zum Stande der Technik.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Schichtdickenverteilung bei großflächigen Substraten oder analog bei Reihenanordnungen mehrerer kleinerer Substrate den Anforderungen selbst dann nicht genügt, wenn die Bedingung eingehalten wird, daß das Substrat oder die Substratreihe innerhalb des Dampfstrahls

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angeordnet ist, der auch als "Dampfkeule" bezeichnet wird. Hierbei wurde in der Praxis ein Schichtdickenabfall zu den Randzonen des Dampfstrahls hin von etwa 25% gegenüber der Schichtdicke in der Mitte des Dampfstrahls beobachtet. Derartige Schichtdickenabweichungen sind für die Mehrzahl aller heutigen Anwendungsfälle praktisch untragbar.

Durch die Rotationsbewegung des Substrathalters kann zwar die Schichtdicke sämtlicher Substrate vergleichmäBigt werden, die durch den gleichen Punkt des Dampfstrahls wandert, nicht aber die Schichtdicke von Substraten, die im seitlichen Abstand davon durch andere Punkte des Dampfstrahls mit einer notwendigerweise niedrigeren Dampfdichte wandern. Im Grunde wäre es möglich, die Schichtdickenverteilung dadurch zu vergleichmäßigen, daß der Verdampfer eine Längenausdehnung erhält, die in etwa der Breitenausdehnung der Substrate entspricht. Hierbei ist jedoch praktisch nicht möglich, die Dampfdichteverteilung über die Länge des Verdampfers in wünschenswertem Maße konstant zu halten. Bei thermischen Verdampfern muß in einem solchen Falle eine Reihenanordnung von Einzel Verdampfern vorgesehen werden, die nur sehr schwer im Hinblick auf gleiche Verdampfungsraten geregelt werden können. Außerdem verursacht die dafür erforderliche Vielzahl von Stromdurch- und -Zuführungen bei Vakuumanlagen erhebliche Probleme. Gleichfalls problematisch ist die Regelung von Elektronenstrahl Verdampfern, wenn ein einzelner Elktronenstrahl über eine relativ große Verdampferfläche geführt werden soll.

Zur Beseitigung dieser Nachteile ist es durch die gleiche Druckschrift bereits bekannt, bei der Anordnung nur einer Verdampferquelle diese hin und her wandern zu lassen. Besondere Angaben, wie dieses Hin- und Herwandern zu geschehen hat* werden nicht gemacht. Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß selbst ein Hin- und Herwandern über die volle Breite der Sub-

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stratanordnung noch zu einem Schichtdickenabfall von 15% an den Außenkanten des Substrats oder der Substratreihe führt, wenn die Oszillation des Verdampfers - was naheliegend ist aufgrund einer harmonischen Bewegung erfolgt. Auch eine derartige, verringerte Abnahme der Schichtdicke zu den Randzonen hin ist für die meisten Fälle untragbar. Dies gilt sowohl für optische Schichten, die deutliche wahrnehmbare Unterschiede im Transmissions- und Reflexionverhalten und - bei absor Uerenden Schichten - auch in der Farbcharakteristik zeigen, als auch bei elektrischen Schichten, beispielsweise bei Widerstandsschichten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene Verfahren so zu verbessern, daß Schichtdickenabweichungen in den Randbereichen der Substrate kleinstmöglich, nach Möglichkeit aber kleiner als - 5% sind.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs beschriebenen Verfahren erfindungsgemäß dadurch, daß der Ge- -schwindigkeitsverlauf der oszillierenden Relativbewegung in der Weise gesteuert wird, daß die Geschwindigkeit im Bereich der Umkehrpunkte der Oszillationsbewegung merklich unter die Geschwindigkeit bei einer harmonischen Oszillationsbewegung abgesenkt wird. Auf die angegebene Weise wird die Verweilzeit des Dampfstrahls auf den Substraten im Bereich der Umkehrpunkte der Oszillationsbewegung merklich über die Verweilzeit bei einer harmonischen Oszi1lationsbewegung angehoben, so daß örtlich unterschiedliche Niederschlagsraten die durch

beeil ngt sind, die Streuung des Dampfstrahls ausgeglichen bzw. kompensiert werden. Messungen haben ergeben, daß die Schichtdickenabweichungen hierbei kleiner als - 5% waren.

Selbstverständlich nimmt die Bewegungsgeschwindigkeit auch bei einer harmonischen Oszillationsbewegung bis zum Umkehr-

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punkt auf den Wert Null ab,.um dann mit umgekehrtem Vorzeichen wieder im gleichen Maße anzusteigen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die hierdurch bedingte Verlängerung der Verweilzeit nicht ausreichend ist, um den sogenannten "Randeffekt" auszugleichen. In welchem Maße die Absenkung der Geschwindigkeit an den Umkehrpunkten zweckmäßig zu erfolgen hat, läßt sich durch Versuche leicht feststellen. Es ist hierbei besonders einfach und wirkungsvoll, wenn die Oszillationsbewegung im Bereich der Umkehrpunkte für eine begrenzte Zeitspanne angehalten wird. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn die Anhaltedauer im Bereich eines jeden Umkehrpunktes zu etwa 1/3 bis 3/8 einer Periode der Oszillationsbewegung gewählt wird.

Selbstverständlich hat auch die Amplitude der Oszillationsbewegung, d.h. entweder der iη horizontaler Richtung erfolgende Hub des Verdampfers oder des Substrathalters, einen Einfluß auf die Schichtdickenverteilung. Es hat sich aber als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn die Amplitude der Oszillationsbewegung etwa gleich der Längenausdehnung der Substrate in Oszillationsrichtung gewählt wird. Eine merklich größere Amplitude führt zu keinen weiteren Vorteilen; eine geringfügig kleinere Amplitude der Oszillationsbewegung kann beispielsweise durch eine Verlängerung der Anhaltedauer im Bereich der Umkehrpunkte ausgeglichen werden. Es ist jedoch zweckmäßig, die Amplitude der Oszillationsbewegung merklich größer als die Hälfte der Längenausdehnung der Substrate in Oszillationsrichtung zu wählen.

Die konstruktiven Voraussetzungen für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können unterschiedliche Gestalt besitzen. Die bekannte Vorrichtung zur Durchführung des ein-

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Zugangs beschriebenen Verfahrens besteht aus einer Vakuumkammer, einem Verdampfer, einem drehbaren Substrathalter mit Halterung für eine Vielzahl von Substraten, einem Antrieb für die Rotation des Substrathalters und einem weiteren Antrieb für die Erzeugung einer oszillierenden Relativbewegung zwischen Verdampfer und Substrathalter in einer Richtung, die senkrecht zur Bewegungsrichtung des Substrathalters durch den Dampfstrahl verläuft. Eine derartige Vorrichtung ist gemäß der weiteren Erfindung gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung für den Antrieb der oszillierenden Relativbewegung, durch welche deren Geschwindigkeitsverlauf in der Weise beeinflußbar ist, daß die Geschwindigkeit im Bereich der Umkehrpunkte "U" der Oszillationsbewegung merklich unter die Geschwindigkeit bei einer harmonischen Oszillationsbewegung abgesenkt wird.

Eine besonders vorteilhafte und einfache Vorrichtung ist: gemäß der weiteren Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Substrathalter in an sich bekannter Weise aus einem um den Verdampfer drehbaren Hohlzylinder besteht, der mittels Rollen um seine Achse "A" drehbar auf einem Wagen angeordnet ist und daß der Wagen in Richtung der Achse "A" auf Schienen oszillierend beweglich angeordnet ist, wobei" für die Erzeugung der Oszillationsbewegung ein Antriebsmotor, ein Endlostrieb mit Umlenkrollen und ein Verbindungsglied zwischen Endlostrieb und Wagen vorgesehen sind.

Für den Endlostrieb und die Umlenkrollen wird zweckmäßig ein Kettentrieb vorgesehen, da dieser die für eine zuverlässige Steuerung erforderliche Schlup.ffreiheit besitzt. Die durch Endlostrieb und Umlenkrollen verlaufende Ebene liegt dabei parallel zur Oszillationsrichtung des Wagens bzw.zur Richtung

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der Schienen. Das Verbindungsglied ist dabei zweckmäßig in Form eines am Wagen befestigten Bügels ausgebildet, in welchem ein am Endlostrieb befestigter Mitnehmer eingreift. Naturgemäß ändert dieser Mitnehmer seinen Angriffspunkt am Bügel während des Umlaufs um die Umlenkronen. Dies kann beispielsweise auf einfachste Weise durch eine Gleitführung bewirkt werden. Auch eine teleskopartige Ausbildung des Bügels leistet gleiche Dienste.

üblicherweise besitzt ein Endlostrieb zwei Umlenkrollen, über die eine Kette, Zahnriemen oder dergleichen unter Bildung eines oberen und unteren Trumms umläuft. Ein

solcher Trieb kann aber auf einfachste Weise so ausgestaltet werden, daß er der erfindungsgemäßen Lehre entspricht. Wenn nämlich beispielsweise vier Umlenkrollen vorgesehen werden, die paarweise untereinander liegen, und von denen mindestens eine gleichförmig angetrieben wird, so vollführt der Bügel und damit der mit ihm verbundene Wagen eine gleichförmige Bewegung aus, solange der Mitnehmer am Endlostrieb sich an einem der horizontalen Trumms befindet. Befindet sich der Mitnehmer jedoch auf den Abschnitten des Endlostriebs zwischen untereinander angeordneten Umlenkrol1 en, so führt der Wagen notwendigerweise keine Bewegung aus, sondern wird in dieser Stellung festgehalten, bis der Mitnehmer wieder in horizontales Trumm einläuft. Durch Veränderung des Ab-Standes der einzelnen Umlenkröllen voneinander lassen sich die anteiligen Zeiten für eine Bewegung und für einen Stillstand des Wagens in weiten Grenzen verändern. An die Stelle des Endlostriebes können jedoch Kurbeln, insbesondere Schubkurbeln, Kurvenscheiben und Spindel triebe entsprechender Gestaltung treten.

Es ist jedoch ohne weiteres möglich, eine mechanische Ein-

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richtung zu verwenden, die bei gleichförmigen Antrieb eine harmonische Bewegung oder e.ine vergleichbare Oszillationsbewegung verursacht, die an ihren Umkehrpunkten zu einer nicht ausreichenden Verweilzeit führen würde. In diesem Fall wird dem Antriebsmotor ein Steuergerät für eine Herabsetzung der Motordrehzahl in den Umkehrpunkten "U" zugeordnet, durch welche ein analoger Effekt bewirkt wird.

Mit besonderem Vorteil besitzt dabei das Steuergerät einen Programmgeber, durch welchen der Antriebsmotor im Bereich der Umkehrpunkte "U" der Oszillationsbewegung zeitlich begrenzt stillsetzbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes und seine Wirkungsweise im Vergleich zum Stande der Technik werden nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 4 näher er-15' erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische schematische Darstellung einer vollständigen Aufdampfanlage mit Steuerungselementen,

Figur 2 Diagramme des Bewegungs- und Geschwindigkeitsverlaufs bei einer angenähert harmonischen Bewegung und sie sich dabei einstellende Schicht-• dickenverteilung "s",

Figur 3 Diagramme eines Bewegungs- und Geschwindigkeits-Verlaufs bei nahezu ausschließlich Verweilzeit

des Verdampfers in den Umkehrpunkten und die sich daraus ergebende Schichtdickenverteilung "s" und

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Figur 4 Diagramme des Orts- und Geschwindigkeitsverlaufs bei Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre und die sich daraus ergebende Schichtdickenverteilung "s".

In Figur 1 ist mit 10 eine Vakuumkammer in Form eines horizontal liegenden Kessels bezeichnet, deren Einzelteile und Zubehör wie Beschickungsöffnung, Saugstutzen und Vakuumpumpen der Einfachheit halber fortgelassen worden sind. In der Vakuumkammer sind zwei achsparallele Schienen 11 angeordnet, auf denen ein Wagen 12 mittels Rollen 13 in Richtung der Pfeile 14 hin und her fahrbar angeordnet ist, so daß

er eine oszillierende Bewegung ausführen kann.

Unterhalb des Wagens 12 ist ein Antrieb für die Erzeugung der oszillierenden Bewegung angeordnet, der aus einem Antriebsmotor 15, einem Endlostrieb 16 in Form einer Kette und zwei Umlenkrollen 17 besteht, über welche der Endlostrieb 16 unter Bildung eines oberen und eines unteren Trumms geführt ist. Die in der Zeichnung vordere Umlenkrolle 17 ist über eine Welle 18 mit dem Antriebsmotor 15 verbunden. An dem Wagen 12 ist ein nach unten abgewinkelter Bügel 19 befestigt, der mit einem am Endlostrieb 16 angebrachten Mitnehmer 20 in Eingriff steht. In der dargestellten Position befindet sich der Mitnehmer auf dem oberen Trumm des Endlostriebs Der Bügel 19 hat dabei eine solche Erstreckung nach unten, daß der Mitnehmer 20 auch dann noch in Eingriff mit dem Bügel steht, wenn er sich auf dem unteren Trumm des Endlostriebs befindet. Dies kann entweder durch ein Langloch im Bügel mit entsprechendem Kulissenstein oder durch eine teleskopartige Ausbildung des senkrechten Teils des Bügels 19 bewirkt werden.

Wird die Welle 18 mit gleichförmiger Drehzahl angetrieben, so führt der Bügel 19 und damit der Wagen 12 eine gleichförmige

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Longitudinalbewegung aus, solange sich der Mitnehmer 20 auf dem geradlinigen Teil des Endlostriebs 16 zwischen den Umlenkrollen 17 bewegt. Die Bewegung verzögert sich jedoch bis zum Stillstand und zur Bewegungsumkehr, wenn der Mitnehmer 20 um eine der Umlenkrollen 17 herumgeführt wird. Die Umlaufbewegung um die Umlenkrollen ist eine sogenannte harmonische Bewegung und läßt sich durch eine Sinusfunktion darstellen.

Dem Antriebsmotor 15 ist ein Steuergerät 21 zugeordnet, welches die.Drehzahl der Welle 18 in der Weise beeinflußt, daß die Geschwindigkeit der Oszillationsbewegung im Bereich der Umkehrpunkte U gegenüber der Drehzahl außerhalb dieser Umkehrpunkte merklich herabgesetzt wird, beispielsweise bis zum kurzzeitigen Stillstand. Auf diese Weise verharrt der Wagen 12 kurzzeitig in seinen beiden Endlagen. Dem Steuergerät 21 ist ein Programmgeber 22 zugeordnet, durch welches das Maß der Drehzahländerung und deren Zeitdauer vorgegeben werden. Die erforderliche Synchronisation mit dem Antriebsmotor 15 erfolgt dabei über nicht dargestellte Steuerkontakte und Kontaktgeber, beispielsweise am Endlostrieb 16.

Figur 1 zeigt jedoch auch eine mechanische Variante des Steuergeräts 21, die im wesentlichen aus den gestrichelt dargestellten Umlenkrollen 17a und dem gleichfalls gestrichelt dargestellten Teil 16a des Endlostriebes 16 besteht. Der Endlostrieb wird in diesem Falle über sämtliche vier Umlenkrollen bzw. 17a in Form eines Rechtecks geführt. Hierbei durchläuft der Mitnehmer 20a gleichfalls das untere Trümrn des Endlostriebes 16a, so daß der Bügel 19 eine entsprechende Länge besitzen muß. Da die Rollenpaare 17/17a senkrecht untereinander liegen, und auch der Bügel 19 senkrecht verläuft, ergibt sich hieraus, daß der Wagen 12 im Stillstand verharrt, während der

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- li -

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Mitnehmer 20 bzw. 20a die senkrechten Abschnitte des End-. lostriebs 16 zwischen den Rollen 17 und 17a durchläuft. Durch Veränderung der Abstände der Rollen in horizontaler und/oder vertikaler Richtung kann der Geschwindigkeitsverlauf des Wagens 12 in weiten Grenzen variiert werden. Die Rollen 17 bzw. 17a können auch anders als senkrecht untereinander angeordnet werden, so daß der Wagen 12 eine endliche aber geänderte Geschwindigkeit beibehält. Auch kann die Zahl der Umlenkrollen noch weiter gesteigert
werden, so daß nahezu jeder beliebige Geschwindigkeitsund Bewegungsablauf erziel-bar ist.

Auf dem Wagen 12 sind vier Rollen 23 ortsfest gelagert, von denen mindestens eine über eine Welle 24 mit einem
Antriebsmotor 25 verbunden ist. Auf den Rollen 23 liegt drehbar ein Substrathalter 26 in Form eines Hohlzylinders, in dem zahlreiche.Ausnehmungen für die Befestigung von
Substraten 27 angeordnet sind. Die Ausnehmungen bzw. Substrate 27 erstrecken sich dabei über den gesamten Umfang des Substrathalters und praktisch dessen gesamte Länge.

In Figur 1 ist der Einfachheit halber nur ein Teil der

Substrate dargestellt. Die axiale Länge des Substrathalters 26 ist infolgedessen im wesentlichen mit der axialen Erstreckung der Substrate 27 identisch, unabhängig davon, ob es sich jeweils um ein einzelnes, durchgehendes Substrat oder mehrere in Reihe angeordnete Substrate handelt. An beiden Enden ist der zylindrische Substrathalter mit Laufkränzen 28 versehen, welche in die Rollen 23 eingreifen oder diese umgreifen.

Im Innern des Substrathalters, und zwar in oder etwas unter halb der Achse "A" befindet sich ein Verdampfer 29, der beispielweise als Elektronenstrahlverdampfer ausgeführt ist und ortsfest über einen Träger 30 an einem Wandteil

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der Vakuumkammer 10 befestigt ist. Der Träger 30 dient dabei als Führungsrohr für die elektrischen Leitungen und die Kühlmittelleitungen des Verdampfers 29. Der Verdampfer 29 erzeugt einen Dampfstrahl 32, der nach oben gerichtet ist und merklich divergiert, so daß eine Art Dampfkeule gebildet wird. Während des Betriebes wird die Welle 24 gleichförmig angetrieben, so daß der Substrathalter 26 in Richtung des Pfeils 33 senkrecht zur Achse des Dampfstrahls 32 durch diesen hindurchbewegt wird. Der Substrathalter 26 führt gleichzeitig die Oszillationsbewegung des Wagens 12 in Richtung der Pfeile 14 aus, die sich gemäß dem Pfeil 34 senkrecht zur kontinuierlichen Drehbewegung gemäß dem Pfeil 33 erstreckt. Die Längenerstreckung des Substrathalters 26 und damit im wesentlichen auch die Längener-Streckung "s" der Substrate ist im wesentlichen mit dem Abstand der Umlenkrollen 17 und damit mit der Amplitude der Oszillationsbewegung des Wagens 12 identisch, so daß die Substrate aufgrund der Relativbewegung des Substrathalters 26 gegenüber dem Verdampfer 19 in ihrer gesamten Länge vom Dampfstrahl 32 getroffen werden.

Die Auswirkung der erfindungsgemäßen Lehre sei anhand der Figuren 2, 3 und 4 näher erläutert. Zunächst zeigt Figur 2a den Ortsverlauf, d.h. die zeitliche Position "P" des Substrat-. halters bei einem Antrieb gemäß Figur 1 ohne die gestrichelt dargestellten Umlenkrollen 17a und dem Endlostrieb 16a sowie ohne Steuergerät 21 und Programmgeber 22, d.h. bei konstanter Drehzahl der Welle 18. Figur 2b zeigt den Geschwindigkeitsverlauf "v" der Kurve gemäß Figur 2a. Es ist erkennbar, daß der Substrathalter sich außerhalb der Umlenkrollen 17 gleichförmig und relativ rasch bewegt, während die Geschwindigkeitsänderung beim .Umlauf des Mitnehmers 20 um die Umlenkrollen 17 relativ hoch ist. Die Verweilzeit im Bereich der Umkehrpunkte ist notwendigerweise sehr kurz. Hier-

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bei stellt sich eine Schichtdickenverteilung s über die Substratlänge 1 gemäß Figur 2c ein, d.h. die Schichtdicke weicht von einem mit 100$ angenommenen Mittelwert nach beiden Seiten um - 15% ab.

In Figur 3a ist ein Ortsverlauf P dargestellt, bei dem sich der Substrathalter 26 überwiegend ruhend in seinen beiden Endstellungen befindet und die dazwischen liegende Strecke sehr rasch durchläuft. Das entsprechende Geschwindigkeitsdiagramm ist in Figur 3b dargestellt, es zeigt den über- wiegenden Ruhezustand des Substrathalters und die sehr schnelle Änderung der Bewegung und Bewegungsrichtung. Die sich hierdurch ergebende Schichtdickenverteilung ist in Figur 3c dargestellt. Sie zeigt eine gleichfalls sehr ungleichmäßige Schichtdickenverteilung mit - im Gegensatz zu Figur 2c einer größeren Schichtdicke im Bereich der beiden Randzonen des Substrats. Man würde die gleiche Verteilung beim Einsatz von zwei Verdampferquellen in den Umkehrpunkten des Substrathalters erhalten. Die Darstellung gemäß Figur 3 hat nur theoretischen Wert; sie stellt den anderen Extremfall gegenüber dem Fall gemäß Figur 2 und soll die Tendenz aufzeigen, in der die Absenkung der Geschwindigkeit in den Umkehrpunkten zu erfolgen hat.

Figur 4 zeigt die Verhältnisse bei Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre, die als überlagerung der Diagramme gemäß Figur 2 und 3 gedeutet werden kann. Aus dem Ortsverlauf gemäß Figur 4a ist zu entnehmen, daß sich der Substrathalter 26 für eine verlängerte Zeitdauer (Verweilzeit) t , bzw. t ~ ^an den beiderseitigen Umkehrpunkten aufhält. Dazwischen bewegt sich der Substrathalter mit mäßiger Geschwindigkeit während der Zeitspanne t von einer Endlage in die andere. Das zugehörige Geschwindigkeitsdiagramm ist in Figur 4b dargestellt. Aus Figur 4c ergibt sich eine sehr starke Vergleichmäßigung der

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Schichtdickenverteilung mit Abweichungen von weniger als * 5%. Die
wie 2 : 3.

5%. Die Zeiten t : t - und t : t - verhalten sich dabei

Durch weitere Beeinflußungen der Kurvenverläufe beispielsweise durch entsprechende Abweichungen der Zeitverhältnisse insbesondere durch Verlängerung der Verweilzeit des Dampfstrahls in der Mitte der Substrate läßt sich eine weitere Optimierung erreichen, wobei beispielsweise auch Asymmetrien in der Verdampferkeule ausgeglichen werden können. Die Schichtdickenverteilung gemäß Figur 2c ändert sich auch dann nicht grundlegend, wenn der Orts- bzw. Geschwindigkeitsverlauf gemäß Figur 2a und 2b durch eine echte Harmonische ersetzt werden, so daß der Ortsverlauf Sinusform und der Geschwindigkeitsverlauf Kosinusform annimmt. Es ergibt sich hieraus, daß der erfindungsgemäße Eingriff in den Antrieb der Oszillationsbewegung allein zur Lösung der gestellten Aufgabe führt.

Selbstverständlich kann die geforderte Relativbewegung auch bei in axialer Richtung festgehaltenem Substrathalter erfolgen, wenn nämlich der Verdampfer 29 in gleicher Weise oszillierend bewegt wird. Da jedoch die Versorgungsleitungen zum Verdampfer und der Verdampfer selbst einer relativ raschen Oszillationsbewegung gewisse Hindernisse entgegensetzen, empfiehlt sich die Anwendung des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 1.

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Leerseite

; ■ ; ο ν η ι ο ■ ;: 3

Auftr.-Nr. falsch 9**

Claims

- Vr - A η s ρ r ü c h e:

1. Verfahren zum gleichförmigen Beschichten von flächigen Substraten durch Vakuumaufdampfen während des mehrfachen Durchführens der Substrate durch den Dampfstrahl eines Verdampfers mittels eines kontinuierlich rotierenden Substrathalters bei gleichzeitiger oszillierender Relativbewegung zwischen Substrathalter und Verdampfer, wobei die Oszillationsbewegung senkrecht zur Bewegung des Substrathalters durch den Dampfstrahl verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Geschwindigkeitsverlauf der oszillierenden Relativbewegung in der Weise gesteuert wird, daß die Geschwindigkeit im Bereich der Umkehrpunkte der Oszillationsbewegung merklich unter die Geschwindigkeit bei einer harmonischen Oszillationsbewegung abgesenkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillationsbewegung im Bereich der Umkehrpunkte für eine begrenzte Zeitspanne angehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß daß die Anhaltedauer im Bereich eines jeden Umkehrpunktes zu etwa 1/3 bis 3/8 einer Periode der Oszillationsbewegung gewählt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der Oszillationsbewegung etwa gleich der Längenausdehnung der Substrate im Oszi1latronsrichtung gewählt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer Vakuumkammer, einem Verdampfer, einem drehbaren Substrathalter mit Halterungen für eine Vielzahl von Substraten, einem Antrieb für die Rotation des Substrathalters und einem weiteren Antrieb für die Erzeugung einer oszillierenden Relativbewegung zwischen Verdampfer

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und Substrathalter in einer Richtung, die senkrecht zur Bewegungsrichtung des Substrathalters durch den Dampfstrahl verläuft, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (16, 17, 21, 22) für den Antrieb der oszillierenden Relativbewegung, durch welche deren Geschwindigkeitsverlauf in der Weise beeinflußbar ist, daß die Geschwindigkeit im Bereich der Umkehrpunkte "U" der Oszillationsbewegung merklich unter die Geschwindigkeit bei einer harmonischen Oszillationsbewegung abgesenkt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Substrathalter (26) in an sich bekannter Weise aus einen um den Verdampfer (29) drehbaren Hohlzylinder besteht, der mittels Rollen (23) um seine Achse "A" drehbar auf einem Wagen (12) angeordnet ist und daß der Wagen in Richtung der Achse "A" auf Schienen (11) oszillierend beweglich angeordnet ist, wobei für die Erzeugung der Oszillationsbewegung ein Antriebsmotor (15), ein Endlostrieb (16, 16a) mit Umlenkrollen (17, 17a) und ein Verbindungsglied (19) zwischen Endlostrieb und Wagen (12) vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Antriebsmotor (15) ein Steuergerät (21) für eine Herabsetzung der Motordrehzahl in den Umkehrpunkten "U" zugeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuergerät (21) ein Programmgeber (22) zugeordnet ist, durch welchen der Antriebsmotor (15) im Bereich der Umkehrpunkte "U" der Oszillationsbewegung zeitlich begrenzt stillsetzbar ist.

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