DE2810811A1 - Vakuumaufdampfanlage - Google Patents

Description

BALZERS HOCHVAKUUM GMBH
Siemensstrasse 11

6200 Wiesbaden-Nordenstadt

Vakuumaufdampfanlage

Die" vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuumauf dampf anlage mit einer in einer durch einen Absaugkanal evakuierbaren Aufdampfkammer angeordneten, als Halterung für die zu bedampfender. Substrate ausgebildeten drehbaren Trommel und mit einer der Innenseite der Trommel zugewandten Dampfquelle. Aufdampfanlagen mit drehbarer Haltevorrichtung für die Substrate werden viel verwendet. Oft i'st der Träger der zu beschichtenden Gegenstände als t-lti eine vertikale Achse drehbare Kalotte ausgebildet, wobei die Substrate an der konkaven Innenseite befestigt werden. Die Kalotte wird während der Bedampfung um ihre Achse gedreht, um eine gleichmassige Schichtverteilung zu erreichen. Es gibt auch Aufdampfanlagen mit Kalotten, die aus einzelnen, je um eine eigene Achse drehbaren Segmenten bestehen, welche mit einer Betätigungseinrichtung ver-

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bunden sind und während des Stillstandes der Kalotte das Wender. der Segmente erlauben, so dass nach dem Wenden die zuvor die Aussenseite bildenden Segmentflächen nunmehr die Innenseite bilden und die Bedampfung der daran angebrachten Substrate ermöglicht wird. Die Segmente können auch Durchbrechungen aufweisen, in welche die zu beschichtenden Substrate, z.B. Linsen, eingesetzt werden, so dass eine beidseitige Bedampfung derselben möglich ist.

Auch Anlagen mit sogenanntem Planetengetriebe sind bekannt, bei denen eine zylindermantelformige Anordnung von Substratträgern um eine Dampfquelle herum drehbar angeordnet ist und die einzelnen Substratträger ihrerseits ebenfalls um zur Zylinderachse parallele Achsen drehbar sind. Solche Anlagen mit Planetengetriebe erlauten eine allseitige Bedampfung und werden daher häufig für die Beschichtung von Gebrauchsgegenständen oder Teilen davon z.B. Kunststoffteilen eingesetzt. Sie sind baulich aufwendig und nur für eine Grossfertigung wirtschaftlich interessant.

Die vorliegende Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, eine Konstruktion für eine Aufdampfanlage zu finden, welche mit wesentlich geringerem Aufwand eine beidseitige Beladung des Substratträgers mit Substraten bzw. eine beidseitige Bedampfung der Substrate ermöglicht und daher besonders für Kleinbedampfungsanlagen geeignet

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ist, und die ausserdem verschiedene weiter unten beschriebene aufdampftechnische Vorteile aufweist.

Diese Erfindungsaufgabe wird gelöst mit einer Vakuumaufdampfanlage der eingangs beschriebenen Art, die dadurch gekennzeichnet ist, dass

a) im Absaugkanal eine zweite auf die Aussenseite der Trommel zu gerichtete Dampfquelle angeordnet ist und

b) die Drehachse der Trommel vertikal ist und die beiden Dampi"-quellen für Horizontalverdampfung eingerichtet sind.

Ein erster Vorteil dieser erfindungsgemässen Konstruktion liegdarin, dass dank der vertikalen Anordnung der Trommelachse und der damit verbundenen Horizontalbedampfung weniger fehlerbehaf-ete Schichten erhalten werden. Bei Bedampf ung in horizontalen Di-ehtrommeln treten Fehler häufig als Löcher in der Beschichtung oäer als Stellen mit eingebautem Mikrostaub auf. Diese Fehler dürften hauptsächlich durch während der Aufdampfung auf die zu beschichtenden Flächen abgelagerte Staubpartikel verursacht sein. Eine Staubablagerung ergibt sich häufig beim Evakuieren der Anlage infolge der Aufwirbelung des auf Teilen derselben befindlichen·Staubes und kann auch durch noch so sorgfältige Reinigung nicht ganz vermieden werden, weil bei jedem Oeffnen der Anlage von neuem Staub in diese eindringt. Es hat sich aber gezeigt, dass bei der erfindungsgenässen Anlage die genannten Fehler wesentlich verringert werden können.

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Die Anordnung der zweiten Quelle im Absaugkanal wirkt sich ferr.er so aus, dass ein Aufdampfen von der im abgesaugten Gasstrom angeordneten zweiten Dampfquelle her nur möglich ist, wenn bereits ein solcher Unterdruck in der Aufdampfanlage erreicht ist, dass die mittlere freie Weglänge der Restgas-noleküle in der Grössenordnung der Dimensionen des Absaugkanals liegt (oder grosser ist) so dass nur mehr wenig Zusammenstösse zwischen den verdampften Molekülen des Aufdampfmaterials einerseits und den aus der Restgasatmospriäre in der Aufdampfkammer stammenden, in Absaugrichtung sich bewegenden Molekülen andererseits Zustandekommen. Das bedeutet, dass eine wirksame Bedampfung der Substrate durch die zweite Dampfquelle nur eintritt, wenn bereits ein solches Vakuum erreicht ist, dass mit Sicherheit guthaftende Niederschläge erhalten werden, soweit die Haftfestigkeit von der Vakuumgüte abhängt. Wird also bei der Bedampfung mit der Aussenseite der Trommel begonnen, dann wird die Betriebssicherheit wesentlich erhöht.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der anliegenden schematischen Zeichnung noch näher erläutert.

Die Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel in einem vertikalen Schnitt; die Figur 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie AA der Figur 1 in einer Draufsicht von oben.

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In beiden Figuren bezeichnet 1 die Aufdampfkammer, in der die Trommel 2 als Träger für die zu beschichtenden Substrate um eir.e vertikale Achse 4, die durch die Wand der Aufdampfkammer vakuumdicht hindurchgeführt ist, angeordnet ist. (Es sind nur wenige Substrate 3 in Figur 2 gezeichnet, aber natürlich kann die ganze Trommelfläche mit Substraten belegt werden. Mit 5 ist der Absaugkanal angedeutet, der von der Aufdampfkammer zu einem Vakuumpunpstand 6 führt, welcher gewöhnlich aus Hochvakuumpumpe und Vorvakuumpumpe besteht. Ueber dem Pumpstand 6 ist üblicherweise eine gekühlte Dampffalle 7 angeordnet, die die Aufgabe hat, vom Pumpstand in Richtung zur Aufdampfkammer zurückströmende Dämpfe (etva eines Treibmittels oder eines Schmiermittels im Pumpstand) abzufangen. In der Aufdampfkammer selbst ist innerhalb der Trommel eine erste für horizontale Bedampfung eingerichtete Dampfquelle angebracht, deren Stromzuführungen 9 durch die Kammerwand vakuumdicht nach aussen geführt sind. Mit dieser ersten Dampfquelle können die auf der Innenseite der Trommel angebrachten Substrate bedampft werden. Im Absaugkanal 5 ist zusätzlich eine zweite horizontale Dampfquelle 10 angeordnet, mit einer Stromzuführung 11, die ebenfalls vakuumdicht durch die Wand des Absaugkanals nach aussen geführt ist. Der Dampfstrahl dieser zweiten Dampfquelle ist auf die Aussenseite der Trommel hin gerichtet und erlaubt die Eedampfung der Substrate auf dieser Seite.

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Diese Anordnung ermöglicht eine Verdopplung der Kapazität, so dass auch bei kleinen Anlagen ein beachtlicher Durchsatz erreicht werden kann. Wird die Trommelflache mit Durchbrechungen versehen in.welche mittels passender Befestigungsvorrichtungen Substrate z.B. Linsen eingesetzt werden können, dann ist eine beidseitige Beschichtung dieser Substrate möglich, ohne dass sie gewendet verden müssen. Es können die beiden Seiten auch gleichzeitig bedampft werden, wodurch wesentlich an Arbeitszeit eingespart wird.

Die Figur 2 zeigt noch die Möglichkeit der Anordnung einer Blende zwischen der Trommel und der ersten Dampfquelle, um den Dampfkegel der ersten Dampfquelle zu beschränken und somit die Bedampfung der Substrate unter einem von einer senkrechter Bedampfung zu stark: abweichenden Einfallswinkel der Dampfstrahlen zu vermeiden. Lerzteres kann nämlich unter Umständen zu einer qualitativen Verschlechterung der Schichten führen. Es ist zweckmässig, den genannten Dampfkegel auf einen Oeffnungswinkel von maximal 75 zu beschränken. Pur die zweite Dampfquelle ist eine solche Winkelbeschränkung durch die Anordnung im Absaugkanal gegeben, nötigenfalls kann auch für diese zweite Dampfquelle eine entsprechende Blende vorgesehen werden.

Die Figur 2 zeigt ferner noch eine Glimmelektrode 12 im Zwischenraum zwischen der an dieser Stelle mit einer Einbuchtung 13 ausgebil-

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deten Blende und der Trommel 2. Eine solche Glimmelektrode ist oft nützlich für eine der Bedampfung vorangehende Reinigung der Substratflächen oder für eine Nachbehandlung der fertigen Schichten.

Die Figur 2 lässt weiter die Möglichkeit erkennen, im Zwischenraum zwischen der Trommel 2 und der Wand der Aufdampfkammer 1 eine Heizeinrichtung 14 z.B. in Form elektrisch beheizter Quarzstäbe vorzusehen. Diese Heizeinrichtung kann der Erhitzung der Substrate vor und während der Bedampfung oder auch einer thermischen Nacht=- handlung der aufgebrachten Schichten dienen. Natürlich können nach Bedarf d.h. je nach dem durchzuführenden Aufdampfprozess in beiden genannten Zwischenräumen Glimmelektroden und Heizeinrichtungen angeordnet · werden .

In Figur 2 ist ferner angedeutet, wie die die zweite Elektrode ID tragende Wand zweckmässigerweise als Deckel 15 ausgebildet werden kann. Auch der die erste Elektrode 8 tragende Wandteil l6 (Figur l) der Aufdampfkammer kann als Tür gestaltet werden, um ein bequemes Herausnehmen und Beladen der Trommel zu ermöglichen.

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e e r s e i t e

Claims (4)

1. PATENTANSPR UE C HE

   { 1. Vakuumaufdampfanlage mit einer in einer durch einen Absaugkanal evakuierbaren Aufdampfkammer angeordneten, als Halterung für die zu bedampfenden Substrate ausgebildeten drehbaren Trommel und mit einer der Innenseite der Trommel zugewandten ersten Dampfquelle, dadurch gekennzeichnet, dass

   a) im Absaugkanal (5) eine zweite auf die Aussenseite der Trommel (2) zu gerichtete Dampfquelle (10) angeordnet ist und

   b) die Drehachse (4) der Trommel (2) vertikal ist und die beiden Dampfquellen (8, 10) für Horizontal verdampfung eingerichtet ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Trommel (2) und der ersten Dampfquelle (8) eine Blende (11) angeordnet ist, die den Dampfstrahl öffnungswinkel der letzteren auf maximal 75° beschränkt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Zwischenraum zwischen der Blende (11) und der Trommel (2) eine Glimmelektrode (12) angeordnet ist.

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4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Zwischenraum zwischen der Trommel (2) und der Wand der Aufdampfkammer (1) eine Heizeinrichtung (14) angeordnet ist.

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   ORIGINAL IV--

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