DE2647149A1 - Beschichtungseinrichtung zur herstellung beschichteter traeger - Google Patents

Description

ZHr<CTP. S3

LUNCHEN 2

TEL. J33/iJ

München, den 19. Oktober 1976 Anwaltsaktenz.: 181 - Pat. 23

Coulter Information Systems, Inc., 35 T/iggins Ave., Bedford, Massachusetts, Vereinigte Staaten von Amerika

Beschichtungseinrichtung zur Herstellung beschichteter Träger

Die Erfindung bezieht sich auf Beschichtungseinrichtungen, die in Verbindung mit der Herstellung von beschichteten Dünnfilmträgern durch Kathodenzerstäubung Anwendung finden, und insbesondere auf solche Beschichtungseinrichtungen, die eine sich drehende Anode aufweisen, über die ein flexibles Substrat für die Aufnahme von Material geführt ist, das sich auf das Substrat niederschlagen soll.

Einrichtungen, die gemäß der Erfindung ausgestaltet sind, bestehen aus einem Druckbehälter mit wenigstens einer Auftreffelektrode als Kathode, einer drehbaren Anode, einer Zuführung für das flexible Substrat, wie zum Beispiel Polyesterfilm, und einer Aufnahmevorrichtung für das beschichtete Substrat. Außerdem sind geeignete Kontroll- und überwachungseinrichtungen für den Betrieb der Beschichtungseinrichtung vorgesehen. Das Substrat wird dabei über die Anode und an einem Zerstäubungsplasma vorbei beführt, das sich in dem Behälter bildet. Material, aus dem die Auftreffelektroden bestehen, wird in Richtung der Anode zerstäubt. Da aber die

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Anode vom Substrat bedeckt ist, schlägt sich das Material als Schicht auf dem Substrat nieder.

Hilfseinrichtungen, Versorgungseinrichtungen und Kontrollen sind vorgesehen, um das zu ionisierende Gas und seine Mischungsanteile bereitzustellen und um die Füllung des Behälters zu überwachen und zu kontrollieren, ferner um die elektrische Energieversorgung für die Einrichtung sicherzustellen und um diese und ihre Wirkung zu überwachen und zu kontrollieren, weiterhin um die Geschwindigkeit, Temperatur, Dicke des Niederschlages und viele andere Größen zu überwachen und zu kontrollieren, sowie um das Substrat zu führen und seine Spannung zu überwachen und zu kontrollieren und dergleichen.

Es hat sich herausgestellt, daß für das Aufbringen bestimmter, insbesondere lichtempfindlicher Materialien auf ein dünnes, flexibles und transparentes Substrat folgende Bedingungen unter anderem einzuhalten sind:

a) Die Anode muß sich drehen,

b) das elektrische Versorgungsnetzwerk' muß Anschlüsse für die Kathode, Anode und Abschirmung im Behälter vorsehen, wobei die Kathode an der höchsten negativen Spannung und die Abschirmung auf Erdpotential liegt, während die Anode ein gegenüber der Erde ebenfalls negatives, aber lange nicht so negatives Potential wie die Kathode aufweist,

c) die Anodenoberfläche muß bezüglich der Temperatur überwacht werden, um übermäßige Wärmeverluste während des Betriebs zu vermeiden.

Die Einhaltung dieser Bedingungen wird aber durch weitere Erfordernisse sehr erschwert. Es sind dies:

d) Die Erdung aller tragenden Elemente der Einrichtung einschließlich der Behälterwände aus praktischen und Sicherheitsgründen,

e) Abschirmung der Trommelenden, um Niederschläge des zerstäubten

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Materials an diesen Stellen zu vermeiden,

f) Einbringen der das Substrat tragenden Einrichtung oder Transporteinrichtung in den Behälter und Ausbringen nach erfolgter Beschichtung.

Das zuletzt erwähnte Erfordernis stellt sich insbesondere bei großen und beschwerlich zu handhabenden Beschichtungseinrichtungen, wenn Mengen von beschichteten Material herzustellen sind. Bei einer bereits vorgeschlagenem Einrichtung ist zu diesem Zweck die das Substrat tragenden Vorrichtung auf einem verstellbaren Schlitten zusammen mit einem Teil der Kontroll- und Meßvorrichtungen montiert, während der Behälter und die dazugehörigen Hilfseinrichtungen auf einem feststehenden Sockel angeordnet sind. Dabei sind die Auftreffelektroden in dem Behälter fest angebracht und die Hochspannungsanschlüsse sind zusammen mit den zugehörigen Kontrollen und Instrumenten dem Behälter zugeordnet. Diese Einrichtung läßt aber außer Betracht, daß die Anode an einem von Erde abweichenden Potential anzuschließen ist.

Die Erfindung betrifft nun eine Beschickungseinrichtung, bestehend aus einem Behälter mit Verschlußdeckel, wenigstens einer im Innern des Behälters angeordneten Auftreffelektrode, einer drehbaren, am Verschlußdeckel befestigten Trommelanode, die in eine die Beschichtung ermöglichende Lage gegenüber der Auftreffelektrode gebracht werden kann, wenn der Verschlußdeckel in seine Verschlußlage gebracht ist, sowie des weiteren bestehend aus einer Transporteinrichtung zur Beförderung eines flexiblen Substrats über die Anode durch das zwischen der Auftreffelektrode und der Anode sich ausbildende Zerstäubungsplasma*, wenn der Verschlußdeckel in seine den Behälter abschließende Verschlußlage gebracht ist, und schließlich bestehend aus Abschirmungen für die Elektroden und Anode, einer hochfrequenten elektrischen Energiequelle mit einer Ansteuerschaltung zum Anschluß der Auftreffelektrode, der Anode und der Abschirmungen .

Die Erfindung ermöglicht den Anschluß der Anode an ein von Erde

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abweichendes Potential bei einer derartigen Beschichtungseinrichtung dadurch, daß der Verschlußdeckel und der Behälter aus Metall bestehen nnd auf demselben Potential wie die Abschirmungen gehalten werden, daß die Trommelanode eine metallene Außenschicht aufweist, die gegenüber dem Verschlußdeckel elektrisch isoliert ist, und daß Kontakte vorgesehen sind, die die Außenschicht der Trommelanode an eine Spannung legen, die sich von der der Abschirmung und der der Auftreffelektrode unterscheidet.

Ausgehend von diesem Lösungsprinzip lassen sich Beschichtungseinrichtungen herstellen, die sowohl für die kommerzielle Herstellung von Beschichtungen auf relativ breiten Streifen aus Polyesterfilm als auch für kleinere Chargen oder Experimentierzwecke mit schmalen Streifen geeignet sind. Die Größen der Einrichtungen unterscheiden sich entsprechend und die Länge der in jeweils einem Lauf zu beschichtenden Streifen ohne Öffnen der Einrichtung unterscheiden sich ebenso. In dem einen Falle beträgt zum Beispiel die Breite der Streifen 50 cm und im anderen Falle zum Beispiel 10 cm.

Weitere Einzelheiten der Erfindung, die im übrigen den Unteransprüchen zu entnehmen sind, seien nachfolgend anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Beschichtungseinrichtung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 die Vorderansicht einer großen Beschichtungseinrichtung in geschlossenem Zustand,

Fig, 2 die Vorderansicht einer Einrichtung gemäß Fig. 1 in geöffnetem Zustand,

Fig. 3 einen schematischen Querschnitt entlang der Schnittlinie 3-3 in Fig. 2 mit Blick in Richtung der angegebenen Pfeile zur Erläuterung der Führung des Substrats auf der Transporteinrichtung,

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Fig. 4 eine schematische perspektivische Ansicht der Transporteinrichtung,

Fig. 5 einen schematischen Querschnitt des Behälters entlang der Linie 5-5 in Fig. 2 mit Blick in Pfeilrichtung,

Fig. 6 eine perspektivische Teilansicht des in Fig. 5 gezeigten Behälterteiles,

Fig. 7 eine ins einzelne gehende Schnittansicht des unteren Teils der Trommelanode der Beschichtungseinrichtung gemäß Fig. 1 zur Erläuterung der Kontaktgabe,

Fig. 8 ein Blockschaltbild des elektrischen Versorgungsstromkreises für die Beschichtungseinrichtung gemäß Fig. 1 und

Fig. 9 eine Schnittansicht in mehr oder weniger schematischer Form einer weiteren Beschichtungseinrichtung.

Die in Fig. 1 bis Fig. 8 gezeigte Beschichtungseinrichtung 10 besteht aus einem Sockel oder Traggerüst 12, das entlang seiner Oberkante Führungsschienen 14 aufweist, durch die ein Teilgehäuse auf Laufrollen oder Laufrädern geführt wird. Ein Druckbehälter oder eine Druckkammer 20 wird von unverstellbaren Stützen 22 getragen. Hinzu kommt eine Vielzahl von Einzelteilen und Bauelementen, die noch zu erläutern sind. Das Teilgehäuse 16 weist eine Transporteinrichtung 24 auf, die an desen linker Seite angeordnet ist und von einem freitragenden Zwischenrahmen 26 gehalten wird, der an der einen seitlichen Frontseite 28 des Teilgehäuses 16 befestigt ist.

Die Seitenwand 28 trägt einen ringförmigen Dichtungsanschlag 30, wobei die Transporteinrichtung 24 und der Zwischenrahmen 26 dazu so ausgebildet sind, daß sie in den durch Projektion des Dichtungsanschlages 30 gebildeten Zylinder passen. Die Druckkammer oder der Druckbehälter 20 ist an allen Seiten bis auf das rechte Ende geschlossen, an dem ein Flansch 32 vorgesehen ist, der mit dem Dichtungsanschlag 30 abdichtend zusammenwirkt.

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Fig. 1 zeigt die BeSchichtungseinrichtung in geschlossenem Zustand, wobei das Teilgehäuse 16 sich in der vorwärts gerollten, das heißt nach links gerollten Einstellung befindet, so daß die Transporteinrichtung 24 in die Kammer oder den Behälter 20 eingeschoben ist. Die durch den Flansch 32 und den Dichtungsanschlag gebildete Verbindung ist dabei hermetisch durch geeignete Dichtungsund Verriegelungselemente abgedichtet.

Fig. 2 zeigt die Beschichtungseinrichtung in geöffnetem Zustand. Das Teilgehäuse 16 und die Kammer oder der Behälter 20 sind getrennt, so daß die Transporteinrichtung 24 und das von dieser getragene Substrat sowie das Innere der Kammer 20 frei zugänglich ist.

Die Darstellung der Transporteinrichtung 24 zeigt nicht das Antriebs- und Kontrollsystem, das in dem Teilgehäuse 16 untergebracht ist. Diese Systeme sind zum größten Teil auf der Rückseite der Seitenwand 28 angebracht. Die Ausbildung dieser Systeme kann sehr unterschiedlich sein, doch sind diesbezügliche Einzelheiten für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlich, wenn auch sie für das Arbeiten der Einrichtung unerläßlich sind. Das Teilgehäuse 16 beinhaltet des weiteren alle Einrichtungen und Teile, die für den gesamten Betrieb erforderlich sind, einschließlich Geschwindigkeitskontrollen, Antriebsvorrichtungen, Pumpen und Leitungen für die Beförderung einer Wärmeaustauschflüssigkeit, eine Vielzahl von Meßinstrumenten für die Messung von Temperaturen, Drücken, Strömen, Spannungen und dergleichen. Die Außenwand des Teilgehäuses 16 zeigt daher eine Vielzahl von Drucktasten, Meßanzeigern, Lampen und dergleichen, wenn auch nur symbolisch angedeutet.

Die gezeigte Kammer oder der Behälter 20 weist Gasanschlüsse bei 34 und 36, ein elektrisches Steuerpult bei 38, Rohre und Leitungen bei 40, elektrische Anschlüsse bei 42, sowie Drucktasten,Meßinstrumente und dergleichen auf. Sichtscheiben sind mit 44 bezeichnet. All diese Elemente sind ebenfalls nur symbolisch angedeutet. Die Beschichtungseinrichtung 10 erfordert daneben Kontroll- und Überwachungseinrichtungen, die aber dem einschlägigen Fachmann wohl

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geläufig sind. Die Art der Messungen, die Betriebsweise und die Kontrolleinrichtungen können dabei je nach den Anforderungen der BeSchichtungseinrichtung unterschiedlich gestaltet sein. Grundsätzlich sind beim Betrieb der Beschichtungseinrichtung Werte einzuhalten, die eingestellt, kontrolliert, gemessen und häufig aufgezeichnet werden müssen. Es gibt Reaktionserscheinungen, die gemessen und überwacht werden müssen, kurz, die zu beachtenden Parameter sind sehr vielfältig. Den Auftreffelektroden muß hochfrequente Energie zugeführt werden, was ebenfalls Anpassungs- und Kontrollschaltungen, Leitungen und vielfach Kühleinrichtungen erfordert. Da die Auftreffelektroden innerhalb der Kammer oder dem Behälter angeordnet sind, muß das Kühlsystem für die Auftreffelektroden ebenfalls in der Kammer angeordnet sein und das benötigte Kühlmittel muß in Leitungen zu- und abgeführt werden. Die Kammer muß leerpumpbar sein, was Vakuumpumpen mit entsprechender Regelung, Kontroll- und Messeinrichtungen bedingt. Gase für die Ionisation und Hintergrundgas müssen zugeführt werden, was ebenfalls zu regulieren, zu kontrollieren, zu messen und zu bemessen ist.

Es kann unterstellt werden, daß derartige für den Betrieb einer . Beschichtungseinrichtung notwendigen Einrichtungen bei der zu erläuternden Einrichtung vorgesehen sind. Da Einzelheiten hierüber für das Verständnis der Erfindung aber nicht erforderlich sind, wird auf eine entsprechende Darstellung und Beschreibung im folgenden verzichtet.

Der freitragende Zwischenrahmen 26 ist lediglich in Fig. 2 dargestellt. Als Träger der Transporteinrichtung 24 ist er bei allen übrigen Figuren, auch wenn er im einzelnen nicht dargestellt ist, zu unterstellen. Mit ihm ist eine Außenplatte 46 über Bolzen 48 verbunden, die auf der Gegenseite an der Frontwand 28 innerhalb der Grenzen des Dichtungsanschlages 30 angebracht sind. Alle Walzen und die noch zu beschreibende Trommel sind drehbar, entweder angetrieben oder freilaufend, zwischen der Platte 46 und der Seitenwand 28 ©lagert.

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Fig. 3 und Fig. 4 zeigen Einzelheiten der Transporteinrichtung 24, jedoch ohne die Wellenzapfen und die Befestigungen sowie ohne Antrieb, Kupplungen und Bremsen, die in Verbindung damit vorgesehen und - wie bereits angedeutet - in dem Teilgehäuse 16 untergebracht sind. Des zu beschichtende Substrat ist mit 50 bezeichnet und transparent. Bei einer bevorzugten Anwendung der Beschichtungseinrichtung bildet das Substrat 50 die Basis für einen lichtempfindlichen Film, auf den eine anorganische Beschichtung aufgestäubt wird, Für diesen Fall besteht das Substrat 50 aus einer Kunstharzfolie, zum Beispiel Polyester, mit einer Dicke von etwa 0,13 bis 0,25 mm. Etliche 100 m dieses Materials können auf einer Spule oder Rolle aufgebracht und in die Einrichtung 10 während der Beschichtung über die gesamte Länge eingebracht sein. Eine derartige Spule oder Rolle ist mit 52 bezeichnet und versorgt die Einrichtung. Sie ist auf einer Welle 54 angebracht, die vorzugsweise durch einen geeigneten Antriebsmotor angetrieben und durch eine Spannkupplung kontrolliert wird, die Steuerinformationen von der Geschwindigkeitsmess- und Überwachungseinrichtung erhält, die in dem Teilgehäuse 16 untergebracht ist.

Das Substrat 50 ist über eine Führungsrolle 56 geführt, die zu der die Anode der Beschichtungseinrichtung 10 bildenden Trommel weiterleitet. Wie Fig. 8 zeigt, ist das Substrat 50 um die sich ebenfalls normalerweise im Leerlauf drehende Trommel 58 geleitet und in unmittelbarer Nähe an den Auftreffelektroden 60 und 62 vorbeigeführt, die am Boden der Kammer oder des Behälters 20 angebracht sind. Anschließend läuft das Substrat nach aufwärts über eine weitere Führungsrolle 64 zu der Aufspulrolle 66, die von einem geeigneten Antriebsmotor im Innern des Teilgehäuses 16 angetrieben wird. Da der Durchmesser der Spulenwickel auf der Vorratsspule 52 und der Aufspulrolle 66 sich während des Beschichtungsvorganges gegensätzlich ändert, ist es notwendig, daß die Geschwindigkeit der Bewegung des Substrats 50 gegenüber den Auftreffelektroden konstant ist und sorgfältig überwacht wird. Der zugehörige Antrieb muß entsprechend veränderbar sein.

Die Auftreffelektroden 60 und 62 sind in den Figuren 5, 6 und 8 eingehender dargestellt. Die Kammer oder der Behälter 20 hat die

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Form einer zylindrischen Hüls.'e mit einer gewölbten Abschlußkappe 70, an die das Rohr 36 angekoppelt ist. Alle Teile der Kammer oder des Behälters 20 bestehen aus rostfreiem Stahl und sind aus Sicherheitsgründen geerdet. Die Herstellung des Behälters aus diesem Material ist im Vergleich zu anderen Materialien wie Glas oder einem anderen isolierenden Material verhältnismäßig einfach. Die Auftreffelektroden 60 und 62 sind auf Elektrodenträgern 72 und 74 befestigt, die eine metallische Abschirmung 76 aufweisen. Diese sind mittels Stützen 78 am Boden der Hülse 68 mechanisch befestigt und werden durch ein innerhalb der Wände der Abschirmung 76 umlaufendes Kühlmittel gekühlt. Die Leitungen für das Kühlmittel sind durch die Hülse 68 innerhalb der Rohrstutzen 80 geführt, in denen auch die elektrischen Anschlußelemente für die Verbindung der Auftreffelektroden mit der Energiequelle untergebracht sind. Die Lage der Auftreffelektroden gegenüber der Trommel 58 ist entsprechend dem Abbrand der Auftreffelektrode nachstellbar. Die Stellglieder hierfür können ebenfalls in dem Rohrstutzen 80 untergebracht sein. Eine andere Möglichkeit besteht in der Verstellung der Stützen 78 selbst.

Jede der Auftreffelektroden 62 besteht aus einer Reihe .von Platten

oder Tafeln, wie es in Fig. 6 bei 82 am besten zu sehen ist. Diese Tafeln sind auf eine geeignete, metallische Basisplatte, gewöhnlich rostfreier Stahl, aufzementiert. Die der Trommel 58 zugewandten Oberflächen der Tafeln können entweder eine Ebene oder aber eine gewölbte Fläche bilden. Sie sind im allgemeinen so angeordnet, daß sie eine zylindrische, zur Trommel 58 konzentrisch liegende Oberfläche bilden, wenn die Trommel den Auftreffelektroden gegenüberliegt und sich die Beschickungseinrichtung im geschlossenen Zustand befindet. Jede der Auftreffelektroden 60 und 62 ist von der zugehörigen Abschirmung 76 durch einen umlaufenden Spalt getrennt. Das Hintergrundgas wird in den Hohlraum hinter jeder Auftreff elektrode über Rohrleitungen 84 zugeführt, die durch die Wand der Hülse 68 geführt sind. Es tritt durch den die Auftreffelektroden umgebenden Spalt aus, so daß die Oberf lächäfi der Elektroden davon überstrichen werden.

Die Elektrodentafeln bestehen vorzugsweise aus gesintertem Material,

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das zerstäubt werden soll. Zwischen den Elektrodenträgern ist eine Stütze 86 angeordnet, an der bei 88 eine Schleifbürste oder ein Wischkontakt bzw. ein Satz von Schleifbürsten oder Wischkontakten angebracht ist. Diese stellen über elektrische Leitungen, die durch die Hülse 68 geführt sind, - wie im einzelnen noch ausgeführt wird - eine Verbindung zu der elektrischen Stromversorgungsschaltung her. Die Kontakte sind mit elastischen Stützfedern versehen, die die Kontakte gemäß Fig. 2 und Fig. 7 nach rechts drücken. Sie sind ebenso wie die Elektroden 60 und 62 gegen die Hülse 68 isoliert.

Bevor weitere Einzelheiten über die Ausbildung der Trommel 58 erläutert werden, soll die Arbeitsweise der Schaltung für die Energieversorgung, die in der Beschichtungseinrichtung 10 verwendet wird, anhand von Fig. 8 näher erläutert werden, da die Konstruktion der Trommel 58 besser zu verstehen ist, wenn man den Versorgungsstromkreis kennt.

Figur 8 zeigt die Kraft- oder Energieversorgung für die Beschichtungseinrichtung 10 in einer auf das Wesentliche beschränkten schematischen Form. Im linken Teil der Figur ist mit Block 90 eine Hochspannungsquelle gezeigt, die mit der Beschichtungseinrichtung 10 über ein Anpassungsnetzwerk 92 gekoppelt ist, das zwei Anschlußleitungen 94 und 96 aufweist. Die höchste Spannung, etwa 3000 Volt gegenüber Erde mit einer Frequenz von 13,56 MHz liegt an der Leitung 94, die mit den Auftreffelektroden 60 und verbunden ist. Die Leitung 96 ist geerdet. Alle Abschirmungen der Beschichtungseinrichtung 10, von der hier nur die Trommel mit den Abschirmungen 76, 142 und 144 dargestellt ist, sind ebenfalls geerdet, nicht jedoch die Trommel 58 selbst. Die Spannung führende Leitung des Anpassungsnetzwerkes 92 ist weiterhin an einen Spannungsteiler angeschlossen, der im vorliegenden Falle aus zwei die Leitungen 94 und 96 miteinander verbindenden Impedanzen Z1 und Z2 besteht. Die Impedanzen können Kondensatoren sein, wobei parasitäre Schaltkapazitäten berücksichtigt werden können, die bei der gegebenen Frequenz von Bedeutung sind. Die Leitungen können als Hohlrohrleiter, Koaxialleiter, abgeschirmte Leiter oder dergleichen ausgebildet sein.

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Die Spannung wird im Verhältnis des Blindwiderstandes der beiden Impedanzen Z1 und Z2 geteilt. Die .,Trommel 58 ist über die Leitung 98 mit dem Anschlußpunkt 100 zv/ischen den beiden Impedanzen Z1 und Z2 verbunden. Damit die Trommel 58 sich drehen kann, sind die vorangehend bereits erwähnten Kontakte 88 vorgesehen, die die Trommel an eine Spannung gegenüber Erde legen. Der elektronische Effekt beim Beschichten ist der einer Diode, so daß eine tatsächliche Gleichrichtung stattfindet. Die Kathoden sind die Auftreffelektroden 60 und 62, die an sehr hoher negativer Spannung liegen, zum Beispiel -3000 Volt mit Erde als Bezugspunkt, die das positiveste Potential in dem Schaltkreissystem darstellt, entsprechend dem Wert 0 Volt.

In der Regel liegt die Anode an Erdpotential und das Substrat liegt auf ihr. Im vorliegenden Falle sind nur die Abschirmungen geerdet. Die Anode wird durch die Trommel 58 gebildet, die an einer gegenüber Erde ebenfalls negativen Spannung liegt, deren Wert aber nicht so groß ist wie der für die Auftreffelektroden 60' und 62 . Beispielsweise beträgt dieser Wert etwa -50 Volt. Dies wird durch geeignete Dimensionierung des Spannungsteilerzweiges Z1 und Z2 sowie der übrigen Schaltungsteile erreicht, was für den einschlägigen Fachmann nicht neu ist.

Für die Trommel ergeben sich insgesamt folgende Erfordernisse: Sie muß drehbar und des weiteren aus Metall sein, damit sie einfach hergestellt werden kann und die erforderliche Widerstandsfähigkeit aufweist. Die Lagerwellen und Halterungen müssen dauerhaft sein. Schließlich muß die Außenschicht an eine Spannung gelegt werden, die gegenüber der der anderen umgebenden Teile abweicht. Auch muß die Außenschicht einer Temperaturkontrolle durch Wärmeaustausch mittels Flüssigkeit zugänglich sein. So hat es sich zum Beispiel für notwendig erwiesen, die Außenschicht durch Öl zu erwärmen, damit diese eine Temperatur von ungefähr 150° C hält.

Alle diese Bedingungen werden eingehalten, wenn man die Trommel entsprechend Fig. 7 ausbildet. Der Körper der Trommel 58 besteht aus einem inneren Metallzylinder 102 mit Endflansch oder ange-

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schweißten Ringen 104 an den Enden. Endkappen oder Scheiben 106 aus Metall sind am Zylinder 102 mit am Umfang verteilten Schrauben 108 befestigt. Ein äußerer, konzentrisch angeordneter Zylinder

einem bildet die Außenschicht der Trommel 58. Dieser ist mii/ eingeschobenen konzentrischen Teilzylinder 112 verschweißt, dessen Durchmesser so viel kleiner ist, daß zwischen beiden Zylindern ein Hohlraum 114 gegeben ist. Die Zylinder 110 und 112 sind über an beiden Enden angeschweißte Abschlußringe 116 miteinander verbunden, wobei lediglich das linke Ende der Trommel gezeigt ist.

Der Hohlraum 114 nimmt die Wärmeaustauschflüssigkeit 118 auf, und zwar entweder in loser Form, so daß der gesamte Hohlraum gefüllt ist, oder aber innerhalb einer um das Innere des Hohlraums geführte, aber nicht gezeigte Rohrspirale. Diese ist über geeignete Rohrleitungen, wie sie zum Beispiel bei 120 angedeutet ist, mit der Hohlwelle 122 (Fig. 4) verbunden, über die die Flüssigkeit zu- und abgeführt wird. Entsprechende Leitungen sind bei 120' (Fig. 4) angedeutet. Da als Flüssigkeit normalerweise Öl oder eine andere isolierende Flüssigkeit verwendet wird, besteht keine Schwierigkeit,für die Leitungen 120 und 120' isolierende Anschlußkupplungen vorzusehen, damit die Außenschicht 110 vom übrigen Teil der Trommel 58, der Welle 122 usw. galvanisch getrennt ist.

Die Abschlußringe 116 und die Scheiben 106 sind mit- radialem Abstand voneinander angeordnet, so daß ein ringförmiger Spalt an beiden Enden der Trommel 58 gegeben ist. Ein Zylinder 126 aus Polytetrafluoräthylen oder anderem festen Isoliermaterial, der durch Bearbeitung entsprechend geformt ist, ist zwischen den Zylindern 102 und 112 angeordnet. Dieser Isolationszylinder weist an seinen Enden eine geringere Wandstärke auf als der übrige Zylinderkörper, so daß die Schultern 128 und 130 gegeben sind. Die Wandstärke der Enden 132 entspricht dabei der Spaltbreite des Ringspaltes 124, und die Länge des Zylinders 126 entspricht der Gesamtlänge der Trommel 58,· so daß der Isolationszylinder bündig mit den Außenflächen der Scheiben 106 und der Ringe 116 abschließt. Auf diese Weise ist ein zusammengesetzter zylindrischer Teil 'geschaffen, bei dem die Außemsch&cht 110 vom übrigen Teil der Trommel 58 galvanisch getrennt ist. Die Trommel wird durch

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eine Reihe von Schrauben 134 zusammengehalten, die mit Klemmscheiben 136 von dem gleichen Isolationsmaterial versehen und gleichmäßig auf dem Umfang der Trommelenden verteilt angeordnet sind. Die Klemmscheiben I36 sind in tiefe Ausnehmungen 138 eingesetzt, die in die Enden der Trommel 58 gebohrt sind, wobei jede Ausnehmung 138 zugleich Teile der Abdeckscheibe 106, des Ringes 116 und des Endes 132 erfaßt. Auf diese Weise werden die einzelnen Teile durch die Klemmscheiben 136 und die Schrauben 134 nicht nur in axialer Richtung zusammengeklemmt, sondern auch gegen ein Verdrehen gesichert.

Der Ring Ho am linken Ende der Trommel 58 ist so placiert, daß bei geschlossenem Zustand der Beschichtungseinrichtung 10 die Kontakte 88 damit in Eingriff stehen und eine elektrische Verbindung damit herstellen.

Die Endflächen der Trommel 58 sind ebenfalls abgeschirmt, wie bei 140, 142 und 144 gezeigt ist, um zu verhindern, daß irgendwelche Teile der Trommel von dem zerstäubten Elektrodenmaterial bedeckt werden, wenn das Substrat 50 am Boden der Außenschicht 110 entlanggeführt und beschichtet wird. Das die Zerstäubung bewirkende Plasma ist bei 146 angedeutet. Die Abschirmungen werden von der Seitenwand 28 und der Außenplatte 46 teispielsweise durch mit 147 in den Figuren 2, 3 und 4 bezeichnete Befestigungsarme gehalten. Wie Figur 7 zeigt, decken die Abschirmungen 140, 142 und 144 die Endflächen der Trommel 58 so weit ab, daß lediglich ein Passieren des Substratstreifens 58 "möglich ist und die Kontakte 88 durch eine Öffnung den Ring II6 kontaktieren. Die Abschirmungen sind geerdet und berühren nirgends die Außenschicht 110 der Trommel 58.

Figur 9 zeigt eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung, die besonders für kleinere Einrichtungen geeignet ist. Die Beschichtungseinrichtung 200 besteht ebenfalls aus einer Kammer 210 mit einem Deckel 212, der auf dem Flansch 214 der Kammer 210 aufliegt und gesichert ist. Die erforderliche Abdichtung wird durch

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Dichtungen 216 zwischen den Flanschen 214 und 218 bewirkt.

Der Deckel trägt die Vorratsspule 220 und die Aufspulrolle 222, die an den Wellen 224 und 226 befestigt sind. Diese Wellen werden/ den Motoren 228 bzw. 230 angetrieben, die wiederum von außen gesteuert werden.

Der Deckel 212 trägt weiterhin eine Kupplung 232, an die die Trommel 236 angeschlossen ist. In diesem Falle ist die Trommel aus Metall und insgesamt gegenüber der Kammer 210 und dem Deckel 212 durch geeignete Mittel in der Kupplung 232 isoliert. Die Trommel ist an einer Achse 23ö befestigt, die durch die Kupplung 232 hindurchgeführt ist und vom Motor 240 angetrieben wird, der oberhalb des Deckels 212 angeordnet ist. Dieser Motor ist über einen Kettentrieb 242 mit der Welle 238 gekoppelt, ohne daß die Trommel gegen Erde kurzgeschlossen wird. Eine entsprechende Isolation ist dafür vorgesehen. Ein Ring 244 auf der Welle stellt den elektrischen Anschluß für die Trommel 236 her. Er ist von allen übrigen Teilen der Einrichtung 200 galvanisch getrennt. Die Anschlußleitung 246 und die Kontakte 248 entsprechen der Leitung 98 und den Kontakten 88 in Figur 8.

Die Trommel ist hohl und weist ein zentrales Hohlrohr 250 auf mit zwei konzentrischen Kammern 252 und 254, die mit der Leitung 256 verbunden sind, die entlang der Außenschicht 258 der Trommel 236 auf der Innenseite geführt ist. Wärmeaustauschflüssigkeit wird über die Kammer 254 zugeführt und nach dem Umlauf über die Kammer 252 wieder abgeführt. Am oberen Teil der Figur 9 ist erkennbar, wo geeignete Kopplungsanschlüsse angebracht werden können, damit die Hohlrohrwelle trotz des Flüssigkeitstransportes gedreht werden kann. Dies braucht jedoch nicht näher erläutert zu werden.

Die Auftreffelektrode 260 dieser Einrichtung 200 ist eine einfache Scheibe aus lichtempfindlichem Material, das auf einem Träger aufgebracht ist, der über ein Anschlußglied 264 durch die Wand der Kammer 210 hindurch mit einer hochfrequenten Hochspannungsquelle 266 verbunden ist. Ein nochmaliges Eingehen auf den

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Schaltkreis nach Fig. 8, der auch in Verbindung mit der Einrichtung 200 verwendbar ist, erübrigt sich daher.

Abschirmungen 268, 270 und 272, die geerdet sind, sind um die Trommel 236, die Trommelbefestigung auf der Welle 238 und die Auftreffelektrode 260 herum vorgesehen. Das Zerstäubungsplasma wird in der gleichen Weise wie bei der Einrichtung 10 mit PIiIfe geeigneter hochfrequenter Energiewellen und einem geeigneten Hintergrundgas erzeugt, das beispielsweise über die Leitung 274- zugeführt/ und in den Reaktionsspalt 276 zwischen der Außenschicht 258 der Trommel 236 und der Oberfläche der Auftreffelektrode 260 gelangt.

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Claims (17)

Patentansprüche

1. ι Beschichtungseinrichtung, bestehend aus einem Behälter mit Verschlußdeckel, wenigstens einer im Innern des Behälters angeordneten Auftreffelektrode, einer drehbaren, am Verschlußdeckel befestigten Trommelanode, die in eine die Beschichtung ermöglichende Lage gegenüber der Auftreffelektrode gebracht werden kann, wenn der Verschlußdeckel in seine Verschlußlage gebracht ist, sowie des weiteren bestehend aus einer Transporteinrichtung zur Beförderung eines flexiblen Substrats über die Anode durch das zwischen der Auftreffelektrode und der Anode sich ausbildende Zerstäubungsplasma, wenn der Verschlußdeckel in seine den Behälter abschließende Verschlußlage gebracht ist, und bestehend aus Abschirmungen für die Elektroden und Anode, einer hochfrequenten elektrischen Energiezelle mit einer Ansteuerschaltung zum Anschluß der Auftreffelektroden, der Anode und der Abschirmungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußdeckel (28 bzw. 212) und der Behälter (20 bzw. 210) aus Metall bestehen und auf demselben Potential wie die Abschirmungen (76, 140, 142, 144 bzw. 268, 270, 272) gehalten werden, daß die Trommelanode (58 bzw. 236) eine metallene Außenschicht (68, 110, bzw. 258) aufweist, die gegenüber dem Verschlußdeckel (28 bzw. 212) elektrisch isoliert ist, und daß Kontakte (88 bzw. 248) vorgesehen sind, die die Außenschicht (68, 110, bzw. 258) der Trommelanode (58 bzw. 236) an eine Spannung legen, die sich von der der Abschirmungen und der der Auftreffelektroden (60, 62 bzw. 260) unterscheidet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftreffelektrode (60, 62 bzw. 260) an einer wesentlich negativeren Spannung (z.B. -3000 V) liegt, als die Außenschicht (68, 210, bzw. 258) der Trommelanode (58 bzw. 236), der lediglich eine negative Teilspannung (z.B. -50 V) der Elektrodenspannung zugeführt wird.

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OFHGlNAL INSPECTED

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3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (50) über die Außenschicht (68, 110, bzw. 258) der Trommelanode (58 bzw. 236) geführt wird, wenn diese sich dreht.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschicht (110) auf einen geerdeten, inneren Trommelkörper (102, 104 und 106) aufgebracht und gegenüber diesem elektrisch isoliert ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Trommelkörper (102, 104 und 106) am Verschlußdeckel (28) befestigt und über diesen geerdet ist, wobei zwischen Trommelkörper und Außenschicht (110) ein konzentrischer Isolierspalt (124) liegt.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommelanode (58) aus drei ineinander geschobenen konzentrisch angeordneten Zylindern (102, 126 und 110) besteht, nämlich einem inneren als Träger wirkenden und am Verschlußdeckel (28) befestigten Metallzylinder (102), einem äusseren, die Außenschicht bildenden Metallzylinder (110) und einem dazwischenliegenden Zylinder (126) aus Isoliermaterial, die zusammen verspannt eine einheitliche Anordnung bilden.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der äussere Zylinder (110) einen Hohlraum (114) zur Aufnahme von Wärmeaustauschflüssigkeit (118) bildet, der über durch den Verschlußdeckel (28) geführte Leitungen (120·) zum Austausch der Flüssigkeit mit einem Anschluß außerhalb des Behälters (20) verbunden ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gek ennzeichnet, daß die Trommel (236) über eine isolierende Kupplung (232) an dem Verschlußdeckel (212) befestigt ist, so daß die Trommel auch während ihrer Drehung vom Verschlußdeckel elektrisch isoliert ist.

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9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 "bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Kontakten (88) eine Druckfeder gekoppelt ist, die die Kontakte parallel zur Achsrichtung der Anodentrommel (58) beaufschlagt, und daß die Außenschicht (110) mit einem axialen Frontring (116) gekoppelt ist, der mit den Kontakten

wenn

(88) zusammenwirkt,/der Verschlußdeckel (28) in der Verschlußlage ist, so daß die negative Teilspannung an der Anode (58) anliegt.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Anode (58 bzw. 236) ein konzentrisch angeordneter Kontaktring (116 bzw. 244) gekoppelt ist, der elektrisch mit der Außenschicht (110 bzw. 258) verbunden ist, und daß ein Wischkontakt (88 bzw. 248) mit dem Ring (116 bzw. 244) einen Schleifkontakt bildet.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (88) und der Kontaktring (116) innerhalb des Behälters (20) liegen, wenn der Verschlußdeckel (28) in der Verschlußlage ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (248) und der Kontaktring (244) außerhalb des Behälters (210) angebracht sind und eine elektrische Verbindung bilden, auch wenn der Versehlußdeckel (212) sich nicht an der Verschlußlage befindet.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (88) Wischkontakte sind und innerhalb des Behälters (20) fest angeordnet sind, daß ein konzentrischer Kontaktring (116) an der einen Frontfläche der Anodentrommel (58) so angeordnet ist, daß er zusammen mit den Wischkontakten eine elektrische Verbindung bildet, wenn sich der Versehlußdeckel (28) in der Verschlußlage befindet.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung der drehbaren Trommelanode (58

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bzw. 236) eine Hohlwelle (122 bzw. 250), die sich durch den Verschlußdeckel (28 bzw. 212) erstreckt, einen Verteiler (114 bzw. 256) für die Heranführung von Wärmeaustauschflüssigkeit an die Außenschicht (HO bzw. 258) während sich die Trommel dreht, und Leitungen (12O¹, 120 bzw. 254) aufweist, die durch die Hohlwelle (122, bzw. 250) geführt und mit dem Verteiler verbunden sind, damit die Wärmeaustauschlüssigkeit über die Leitungen von außen in den Behälter(20 bzw. 210) geleitet und wieder abgeleitet werden kann und dabei mit der Außenschicht zum Warne austausch in Kontakt gelangt, um so auf das Substrat (50) während des BeSchichtungsvorganges einzuwirken.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftreffelektroden (60, 62) aus wenigstens einem Teil mit einer gewölbten ebenen Oberfläche besteht, deren wesentlicher Teil der Zerstäubung ausgesetzt ist, und mit Abstand der Anodenaußenschicht gegenüberliegt, wobei der sich ergebende Spalt den Reaktionsspalt (146) für die Erzeugung des Beschichtungsplasmas bildet, daß die Wölbung der Elektrodenoberfläche konzentrisch zur Außenschicht der Trommelanode (58) verläuft und daß die gewölbte ebene Oberfläche von einer Reihe von Tafeln (82) aus dem zu zerstäubenden Material gebildet wird, die auf einer metallischen Basisplatte befestigt sind.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die die gewölbte Oberfläche bildenden Tafeln (82) in sich eben sind,

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmungen (76, 140, 142, 144 bzw. 268, 270) Abdeckungen für die axialen Enden der Anodenaußenschicht und der Kontaktringe (Ii6)umfaßt und daß Öffnungen in der Trommelabschirmung vorgesehen sind, damit das Substrat (50) auf die Außenschicht aufgelegt und von dieser wieder

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abgezogen werden kann und damit die Kontakte (88) Zugang zu dem Kontaktring (116) haben.

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