DE3401815A1 - Haltevorrichtung fuer mit dampf unter vakuum zu beschichtende substrate - Google Patents

Description

HALTEVORRICHTUNG FÜR MIT DAMPF UNTER VAKUUM ZU BESCHICHTENDE SUBSTRATE

Die Erfindung betrifft eine Dampfbeschichtungsvorrichtung und insbesondere eine Vorrichtung zum Drehen von Substraten in einer Planetenbewegung innerhalb einer Vakuumkammer für die geradlinige Dampfabscheidung, um eine gleichförmige Beschichtung der Substrate zu ermöglichen»

Beschichtungsprozesse mit Dampfabscheidung lassen sich allgemein in die Kategorien der chemischen und der phy-

,10 sikalischen Dampfabscheidung trennen. Bei beiden Verfahren wird gewöhnlich eine Abscheide- oder Beschichtungskammer verwendet, in welcher ein Plasma des Beschichtungsmaterials erzeugt und gegen ein zu beschichtendes Substrat geschleudert wird. Das Substrat kann eine ebene Oberfläche oder eine unregelmäßige Oberfläche oder eine Raumform haben.

Die Verwendungszwecke der auf die Substrate aufgebrachten Beschichtungen und die Materialien, aus denen die Substrate selbst bestehen, können im weiten Rahmen variieren, und zwar von dekorativen Beschichtungen auf Keramikwaren oder Töpfereiwaren bis zu Leiterbahnen für Schaltungsverbindungen auf Oberflächen von Halbleiterchips und bis zu verschleißfesten Beschichtungen auf Schneidwerkzeugen und Lagerflächen. In gleicher Weise ändern sich natürlich auch Art und physikalische Eigenschaften der Beschichtungsmaterialien im weiten Rahmen von leitenden Beschichtungen bis halbleitenden Beschichtungen und bis zu solchen, die elektrische Isolatoren bilden«

Unter chemischer Dampfabscheidung versteht man gewöhnlich eine Dampfabscheidung, bei welcher das beschichtende Plasma dadurch gebildet wird, daß reaktive gasförmige Elemente

in eine Abscheidekammer eingebracht werden und dort unter Bildung von gasförmigen Verbindungen reagieren, welche das beschichtende Plasma aufweisen. Chemische Dampfabscheidungsprozesse können die Evakuierung der Abscheidekammer vor einer Abscheidung umfassen, um in der Kammer Verunreinigungen zu beseitigen. Eine evakuierte Umgebung ist jedoch für den tatsächlichen Abscheideprozeß im allgemeinen nicht erforderlich und der Prozeß wird häufig bei Absolutdruckwerten ausgeführt, die über dem Atmosphärendruck liegen. Eine weitere, für chemische Dampfabscheideverfahren typische Eigenschaft besteht darin, daß die Plasmateilchen gewöhnlich einer geraden Linie oder Ziellinie aus der Reaktionsquelle zum Substrat innerhalb der Kammer nicht folgen..

Obwohl die erfindungsgemäße Vorrichtung in wirksamer Weise auch in einer chemischen Dampfabscheidungskammer eingesetzt werden kann, ist sie günstiger in Abscheidekammern verwendbar, welche physikalische Dampfabscheidetechniken benutzen. Physikalische Dampfabscheideverfahren erfordern gewöhnlich die Evakuierung der Abscheidekammer vor und während des Abscheidebeschichtungsprozesses oder -ablaufs. In der Abscheidekammer ist wenigstens ein Anteil des abzuscheidenden Beschichtungsmaterials als festes Quellenmaterial vor der Evakuierung der Kammer vorhanden, auf das durch ein Stimulans eingewirkt wird, welches die Festmaterialquelle in ein Plasma von Dämpfen und festem teilchenförmigen Stoff umwandelt. Wenn einmal die Umwandlung in ein Plasma erfolgt ist, können die Quellenmaterialien für die Beschichtung weiterhin mit anderen reaktiven Gasen oder Elementen innerhalb der Kammer kombiniert werden, um Beschichtungszusammensetzungen und -moleküle vor deren tatsächlichem Abscheiden auf dem Substrat oder Substraten zu bilden. Teilchen und Bestandteilselemente des Plasmas sind häufig ionisiert.

- 14 - 3401615

Das Plasma umfaßt in typischer Weise Atome, Moleküle, Ionen, ionisierte Moleküle und Molekülagglomerate.

Der Substratbeschichtungsprozeß innerhalb der Vakuumkammer von solchen physikalischen Dampfabscheidesystemen wird gewöhnlich hauptsächlich durch eine Abscheidung in Ziellinie oder auf einer geraden Linie durchgeführt. Dabei wird das Beschichtungsplasma gegen das oder die zu beschichtenden Substrate gerichtet, gewöhnlich auf einer geradlinigen Bahn oder Sichtlinienbahn von der das Plasma erzeugenden Quelle aus. Zur Formung oder Ausbildung des beschichtenden Plasmastroms können elektrische oder magnetische Felder benutzt werden. Weiterhin kann eine elektrische Vorspannung des Substrats und/oder anderer Abschnitte der Abscheidekammer verwendet werden, um das Anziehen von ionisierten Bestandteilen des Plasma zum Substrat oder zu den Substraten hin zu erleichtern.

Die am häufigsten verwendeten physikalischen Dampfabscheideverfahren zur Umwandlung des Feststoffbeschichtungsquellenmaterials in ein gasförmiges bzw·, dampfförmiges Plasma sind

1) das Widerstands- oder Induktionsheizverfahren,

2) das Elektronenstrahl- oder lonenbombardementverfahren und

3) das Lichtbogenverfahren.

Bei der physikalischen Dampfabscheidung durch Widerstandsoder Induktionsheizung wird das Beschichtungsquellenmaterial manchmal innerhalb eines Tiegels angeordnet, der auf den Schmelzpunkt des Materials erhitzt ist. Ein alternatives Verfahren besteht darin, einen starken elektrisehen Strom durch das Beschichtungsquellenmaterial selbst zu leiten. Wenn das Quellenmaterial schmilzt, geht das gesamte Feststoffmaterial oder ein Teil von ihm in einen flüssigen Schmelzzustand über, der beim weiteren Erhitzen

in einen gasförmigen Dampfzustand unter Bildung des Beschichtungsplasmas umgewandelt wird.

Bei der physikalischen Dampfabscheidung durch Elektronenstrahl- und Ionenbombardement wird ein Schmelzbad des Beschichtungsquellenmaterials dadurch erzeugt, daß es in seinem Festzustand mit einem hochenergetischen Strahl von Elektronen und/oder Ionen bombardiert wird. Dabei wird das Feststoffquellenmaterial gewöhnlich als "Target" bzw. Ziel bezeichnet, gegen das die Elektronen und/oder Ionen mit hoher kinetischer Energie beschleunigt werden. Die bombardierenden Elektronen und/oder Ionen prägen den Atomen und Molekülen des Zielquellenbeschichtungsmaterials genügend Energie auf, um einen Teil des Quellenmaterials in Atome, Ionen, Moleküle, ionisierte Moleküle und Agglomerate von Molekülen umzuwandeln, welche das Zielquellenmaterial in ihrer Dampfphase verlassen und das Beschichtungsplasma bilden.

Bei der physikalischen Dampfabscheidung durch Bogenentladung, worauf auch als Lichtbogenplasma Bezug genommen wird, wird zwischen dem Beschxchtungsquellenmaterial, welches einer Vorspannung ausgesetzt ist, um als Kathode zu dienen, und einer Anode, die sich im Abstand von dem Kathodenquellenmaterial befindet, einen Lichtbogen erzeugt und aufrechterhalten. In solchen Lichtbogen fließen hohe elektrisehe Ströme von mehr als 100 A. Die Konzentration der durch den Lichtbogen hindurchgehenden elektrischen Energie wird auf der Oberfläche der Kathode sichtbar, wo der Bogen die Kathode berührt, was gewöhnlich als Kathodenfleck bezeichnet wird. Der Kathodenfleck bewegt sich sprunghaft willkürlich über die Oberfläche des Quellenmaterials, wobei das Beschxchtungsquellenmaterial sofort zu Beschichtungsplasma verdampft wird. Die bei dem Lichtbogendampfabscheideverfahren erzeugten Plasmateilchen verlassen ge-

wohnlich das Feststoffquellenmaterial mit einer höheren Energie als die beim Elektronenstrahl- oder lonenbombardementverfahren erzeugten. Die entweder nach dem Elektronen/ Ionenstrahlverfahren oder dem Lichtbogenverfahren erzeugten Teilchen können außerdem durch magnetische oder elektrische Felder oder durch elektrostatische Anziehung zu dem bzw. den beschichtenden Substraten gerichtet werden. Das Lichtbogenverfahren ist besonders günstig für Beschichtungen für Handelszwecke, insbesondere für die Abscheidung von Verschleißschichtoberflächen, Schneidwerkzeugen, Lagern, Zahnrädern und dergleichen.

Ein bei den geradlinigen Abscheidebeschichtungsverfahren auftretendes Problem ist das tatsächliche Aufbringen des Plasmas auf das Substrat bzw. die Substrate derart, daß eine gleichförmige Beschichtung des Substrats bzw. der Substrate erreicht wird. Das hinsichtlich der gleichförmigen Beschichtung bestehende Problem wird dann auf ein Minimum reduziert, wenn die zu beschichtende Substratoberfläche insgesamt eben ist und senkrecht zur Bewegungsrichtung des Plasmastroms ausgerichtet werden kann, d.h. in der tatsächlichen Sichtlinienbahn der Plasmateilchen. Das Problem der gleichförmigen Substratbeschichtung tritt dann mehr in den Vordergrund, wenn unregelmäßige Substratoberflächen, wie Bohrer oder Zahnradoberflächen beschichtet werden sollen, wobei für kommerzielle Zwecke aufzubringende Beschichtungen erfordern, daß Hunderte oder Tausende solcher Substrate gleichzeitig in einem einzigen Abscheidungsvorgang beschichtet werden. In diesen Fällen tritt die Schwierigkeit auf, alle zu beschichtenden Substratoberflächen dem Plasmastrom auszusetzen, weil bei dem Versuch,dies zu tun, andere Substrate einander für die direkte Aufstrahlung durch die geradlinigen Plasmastromteilchen abschirmen, die von der Beschichtungsquelle kommen. Zur Lösung dieses Problems hat man Substrathalte-

vorrichtungen mit planetarer Drehung für den Einsatz in Vakuumabscheidekammern gebaut. Solche planetaren Halter ermöglichen die Anbringung einer Vielzahl von Substraten auf einer Satellitenbasis, die sich um eine erste Drehachse dreht, die ihrerseits auf einer rotierenden Basis oder einem rotierenden Tisch angebracht ist, der sich insgesamt" um eine zentrale Achse des Abscheidesystems dreht, ähnlich der Drehung der Planeten, wenn sie sich auf einer Epizykloiden um die Sonne bewegen.

Es wurde bereits eine Reihe von Verfahren zur Herstellung solcher Planetenantriebs-Substrathaltersysteme zum Einsatz in physikalischen Dampfabscheidesystemen entwickelt, die jedoch über lange Zeiträume für den Einsatz nicht brauchbar waren. Die bisher benutzten Antriebsmechanismen bestehen aus Zahnantriebsmechanismen, Kettenantriebsmechanismen und Reibungsantrieb. Bei solchen Vorrichtungen treten Betriebsprobleme sowohl bei der primären Treibeinrichtung selbst als auch bei den beweglichen Satellitenelementen des planetaren Systems auf. Die strengen Umgebungsbedingungen, in denen die große Zahl sich bewegender Teile solcher Systeme sich gleichzeitig und im Zusammenwirken bewegen müssen, führen im allgemeinen zu Fehlfunktionen der Systeme innerhalb relativ kurzer Zeitperioden. Eine solche Fehlfunktion während eines Abscheidevorgangs kann äußerst kostspielig werden. Bei den physikalischen Dampfabscheidesystemen durch Ionenbombardement und über den Lichtbogen werden sich bewegende mechanische Teile solcher Systeme schnell beschichtet, und mit Teilchenbruchstücken und Beschichtungsmaterialxen vom Ionenbombardement und dem Beschichtungsplasma beim Abscheidevorgang zugesetzt. Eine solche Fremdmaterie steigert die Reibung zwischen den beweglichen Teilen, führt zu einem Kleben und Verbinden und trägt zu der bereits merklichen thermischen Expansion der sich drehenden

Teile bei. ΪΠ solchen Systemen ist es nicht ungewöhnlich, daß die Substrate und die Arbeitsteile des Planetensystems schnell auf eine Temperatur von 660 C erhitzt werden, was eine starke thermische Expansion der Substrathaltevorrichtung verursacht. Das Problem wird weiterhin durch die Tatsache größer, daß ein solches Erhitzen über das Antriebssystem und gewöhnlich nicht gleichförmig erfolgt. Die Abschnitte der Haltevorrichtung, welche in der Nähe der Beschichturigsquelle vorbeigehen, werden gewöhnlich auf viel höhere Temperaturen als die Abschnitte erhitzt, die stromab von der Beschichtungsquelle angeordnet sind. Die Kombination von extremem und differentiellem Erhitzen führt zu miteinander kämmenden Zahnrad-, Ketten- oder Reibungssystemen, die schnell binden und nach relativ kurzen Betriebszeiträumen fressen.

Zusätzlich zu den normalen Aufheizproblemen sind solche planetaren Systeme strengen Umgebungsbedingungen ausgesetzt, die ihren Arbeitseinsatz bei Verwendung in Lichtbogendampf abscheidesystemen begrenzen. Bei solchen Systemen sind hohe Spannungen von bis zu 2.000 V innerhalb der evakuierten Kammer vorhanden. Die Planetenhalterungen müssen dabei gewöhnlich Ströme von mehr als 200 A durch ihre beweglichen Teile und dazwischen leiten. Die Kombination von Aufbaufremdmaterie, hoher Spannung, starken Strömen und niedrigem Vakuumdruck ergeben Bogenentladungen zwischen den beweglichen miteinander kämmenden Teilen des Planetensystems, welche diese Teile beschädigen und manchmal miteinander verschweißen.

Die bekannten zahnradgetriebenen Planetensysteme sind gewöhnlich sehr schwer gebaut, d.h. sie haben eine große Masse, so daß sie für den Einsatz in elektrischen Lichtbogenabscheidsystemen unpraktisch sind. Bei Verwendung in solchen Systemen verbraucht ihre Halterung einen we-

sentlichen Anteil der elektrischen Energie, die für die Übertragung durch die Halterung zu den Substraten vorgesehen ist.

Ein weiteres bei planetaren Systemen für die physikalische Dampfabscheidung auftretendes Problem ergibt sich durch den Einsatz von Schmiermitteln, um die Reibung zwischen den beweglichen Teilen auf ein Minimum zu reduzieren. Schmiermittel mit hohem Dampfdruck können gewöhnlich bei Systemen mit niedrigem Vakuumdruck nicht verwendet werden,

10- da sie die Abscheidungskammer verunreinigen. Andererseits haben sich Schmiermittel mit niedrigem Dampfdruck für den Einsatz in solchen Abscheidungskammern nicht als zweckmäßig erwiesen, da sie aus Feststoffteilchen bestehen, die ihrerseits schnell durch das Ionenbombardement und durch das beschichtende Plasma überzogen und verunreinigt werden, so daß sie ihre Schmiereigenschaften vollständig verlieren. Außerdem erfordern Dampfabscheideverfahren mit Lichtbogen Schmiermittel, die im ganzen Bereich der Arbeitsbedingungen, denen sie bei einem Beschichtungsprozeß ausgesetzt sind, eine gute elektrische Leitfähigkeit haben.

Die Erfindung bezieht sich direkt auf diese Probleme und Mängel der bekannten Substrathaltesysteme zum gleichförmigen Beschichten einer Vielzahl von Stücken oder Substraten in einer physikalischen Dampfabscheidungskammer.

Erfindungsgemäß wird eine Substrathaltevorrichtung zum drehbaren Halten einer großen Anzahl von zu beschichtender Substrate längs planetarer Bewegungsbahnen in einfacher wiederholbarer und zuverlässiger Weise geschaffen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung verbraucht minimale Energiebeträge, läßt den größten Teil des durch die zu tragende Vorrichtung gehenden Stroms direkt durch die zu beschichtenden Substrate gehen. Die Substrathaltevorrichtung benutzt hohe Ströme aushaltende Lagerelemente, welche die

Reibung zwischen sich bewegenden Teilen des Systems über weite Temperaturänderungen auf ein Minimum reduzieren und welche die Arbeitskammer bei niedrigem Dampfdruck und sich selbst nicht verunreinigen und die durch Ionenbombardement und Plasmabeschichtungsteilchen der Kammer nicht unwirksam werden. Die sich bewegenden Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind wirkungsmäßig insgesamt immun gegenüber einer Beschichtung durch Beschichtungsplasma oder durch andere Teilchen innerhalb der Abscheidekammer und arbeiten zuverlässig über lange Zeiträume und während zahlreicher Abscheidevorgänge,, ohne daß auch nach starker Beschichtung durch Plasma bei ausgedehnten Einsatzzeiten eine Reinigung erforderlich wird.

Erfindungsgemäß wird eine einfache, dauerhafte und in hohem Maße zuverlässige Substrathaltevorrichtung für das drehbare Halten eines Substrats oder einer Vielzahl von Substraten in einer evakuierten Kammer für die physikalische Dampfabscheidung während eines Beschichtungsprozesses geschaffen. Die Einfachheit ihres Arbeitsprinzips und ihres Aufbaus bieten dem Benutzer eine weite Nutzungsflexibilität bei der Anpassung des Substrathalteaufbaus, um Substrate praktisch jeder Größe oder Gestalt zuverlässig und gleichförmig zu beschichten. Die Substrathaltevorrichtung gemäß der Erfindung reduziert die Anzahl der ineinandergreifenden, sich bewegenden Teile, die im Einsatz verkleben, sich verbinden oder fressen können, auf ein Minimum, wobei eine einfache, jedoch hochwirksame Lagerkonstruktion verwendet wird, um den Reibungswiderstand zwischen kritischen sich bewegenden Teilen weitgehendst zu reduzieren. Die erfindungsgemäße Substrathaltevorrichtung eignet sich besonders für die Anwendung von physikalischen Dampfabscheideverfahren mit Ionenbombardement und Lichtbogen, wobei Einrichtungen erforderlich sind, welche ein Arbeiten über weit variierende Tempera-

turbereiche ermöglichen und die in der Lage sind, hohe elektrische Potentiale bei niedrigen Vakuumdrucken und Lichtbogen zu tragen und starke elektrische Ströme zu leiten.

Die erfingungsgemäße Substrathaltevorrichtung hat insgesamt ein Basiselement, das für die Anbringung in einer Kammer für die physikalische Dampfabscheidung ausgelegt ist und wenigstens eine Arbeitsstation bildet. Mit dem Basiselement sind Einrichtungen für die Bewegung seiner Arbeitsstation in der Kammer verbunden, so daß sie eine geschlossene Bahn durchläuft. An dem Basiselement ist an der Arbeitsstation drehbar ein Substrathalter angebracht, der zum Halten wenigstens eines zu beschichtenden Substrats geeignet ist und der um eine Hilfsachse drehbar ist. Der Substrathalter kann leicht um seine Hilfsachse gedreht werden und kann normalerweise diese Bewegung um die Achse ausführen, wenn sich der Substrathalter mit dem Basiselement längs der geschlossenen Bahn bewegt. In der Kammer ist angrenzend an die geschlossene Bahn, die der Substrathalter durchläuft, eine Betätigungsanordnung angeordnet. Die Betätigungsanordnung greift in den Substrathalter ein und dreht ihn über eine festgelegte Anzahl von Graden um die Substrathalterhilfsachse, wenn der Halter die Betätigungseinrichtung durchläuft. Wenn deshalb das oder die Substrate, die vom Substrathalter getragen werden, durch die Abscheidekammer längs der geschlossenen Bahn geführt werden, werden sie selektiv und periodisch um die Hilfsachse des Substrathalters durch die Betätigungseinrichtung gedreht.

Gewöhnlich ist eine Vielzahl solcher Betätigungseinrichtungen im Abstand an festgelegten Stellen längs der geschlossenen Bahn, die der Substrathalter durchläuft, angeordnet, wobei jede Betätigungseinrichtung so arbeitet,

daß der Substrathalter um eine vorgegebene Anzahl von Graden um seine Hilfsachse gedreht wird. Die Anzahl der Betätigungseinrichtungen, die an dem Substrathalter angreifen, wenn er die geschlossene Bahn durchläuft, bestimmt die Drehgröße des Substrathalters, wenn er seine Schleife vervollständigt. Die Anzahl der Betätigungelemente ist ebenso wie die Anzahl der Substrathalter, die am Basiselement angebracht sind, variabel und kann so gewählt werden, daß eine Anpassung an die Art der verwendeten Substrate und an die speziellen Beschichtungsbedürfnisse bei der Dampfabscheidung für einen Benutzer gegeben ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Basiselement insgesamt kreisförmig für eine Drehung um eine Hauptachse ausgebildet, so daß die Haltestationen der Basis insgesamt einer Kreisbahn um die Hauptachse folgen. In einer bevorzugten Auslegung entspricht das Basiselement einem Speichenrad mit davon entfernten Abschnitten, um die Masse der Basis zu reduzieren, wobei eine Vielzahl von Arbeitsstationen im Abstand am Umfang der Basis angeordnet ist. Wenn die Substrathalter an den Arbeitsstationen durch die Betätigungseinrichtungen getrieben werden, bewegen sich die davon getragenen Substrate auf eine Planetenbewegung längs einer gpizykloidenbahn um die Hauptachse. Die Betätigungseinrichtungen können bezüglich der Substrathalteelemente so angeordnet und gestaltet sein, daß verschiedene Betätigungseinrichtungen selektiv bei unterschiedlichen Substrathaltern aus deren Vielzahl eingreifen und diese drehen.

Jeder Substrathalter kann so gestaltet sein,, daß er ein Substrat oder eine Vielzahl von Substraten unterschiedlicher Form und Gestalt trägt. Beispielsweise kann der Substrathalter so gebaut sein, daß er eine Vielzahl von massiven zylindrischen Werkzeugen, wie Bohrer, in insgesamt

vertikaler Ausrichtung für eine Drehung um die zentrale Achse trägt, oder so ausgebildet sein, daß er zylindrische, ringförmige Substrate, wie Zahnräder und Fräser trägt. Solche ringförmigen Substrate können weiterhin koaxial gestapelt oder an dem Substrathalter für eine Drehung um die Hilfsachse angebracht werden. Für eine Wirkungsverbindung mit dem Substrathalter sind Stabilisierungseinrichtungen verfügbar, um die Ausrichtung von größeren bzw. schwereren Substraten zu stabilisieren und beizubehalten, wenn sie sich durch die Abscheidekammer bewegen.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Substrathalters hat dieser ein Leitelement oder eine Vielzahl von Leitelementen, die seitlich nach außen von der Hilfsachse für den Eingriff mit den Aktivierungseinrichtungen vorstehen. Bevorzugt ist dabei, daß die Betätigungseinrichtungen eine oder mehrere Klinkenelemente aufweisen, die längs der Bahn angeordnet sind, die die Substrathalteelemente einnehmen, und die so orientiert sind, daß sie im Zusammenwirken in das bzw. die Leitelemente eingreifen, wenn der Substrathalter hindurchgeht, wodurch ' der Substrathalter um seine Hilfsachse in Drehung versetzt wird, bis das entsprechende Leitelement die Berührung mit dem jeweiligen Klinkenelement freigibt. Wenn die Leitelemente eines Substrathalteelements gleichförmig im Winkel um das Halteelement positioniert sind, entspricht der Winkel, um den sich der Substrathalter um seine Hilfsachse beim Eingriff mit einem Klauenelement bewegt, 360 geteilt durch die Anzahl der Leitelemente.

Entsprechend einer bevorzugten erfindungsgemäßen Bauweise, hat ein Substrathalter ein Kopfteil zum Halten eines Substrats, das so gestaltet ist, daß das zu beschichtende Substrat abgestützt gehalten ist. Zwischen dem Basisele-

ment und dem Kopfteil für das Anbringen des Substrats sind Lagereinrichtungen angeordnet. Die Lagereinrichtungen bilden eine Gleitlagerfläche zwischen dem Kopf und dem Basiselement, welche die Reibung reduziert und ein Ankleben und Verbinden der rotierenden Teile der Vorrichtung verhindern. Für Abscheidebeschichtungssysteme, die die Verwendung eines elektrischen Potentials an den Substraten erfordern, oder welche eine Stromleitung durch die Substrate und ihren Halteaufbau erfordern, werden die Lagereinrichtungen vorzugsweise aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt, das eine elektrisch gut leitende Bahn zwischen der Basis und dem Kopfteil für die Substratanbringung aufweisen. Zweckmäßigerweise besteht das Lagermaterial wenigstens teilweise aus einem Graphitmaterial, welches als guter elektrischer Leiter dient und eine glatte Lagerfläche bietet. Das Lager kann die Form einer Büchse aufweisen, die für die Halterung des Basisteils an einer Arbeitsstation geeignet ist. Vorteilhafterweise ist die Lagerfläche selbst gegenüber · dem Beschichtungsmaterial für die Abscheidung innerhalb der Beschichtungskammer durch den darüberliegenden Kopfteil für die Anbringung des Substrats abgeschirmt, so daß schädliche Abscheidungen von Beschichtungsmaterial auf der Lagerfläche verhindert werden, wodurch dessen Einsatzzeit verlängert wird.

Obwohl die Erfindung ohne Bezug auf Anwendung und Einsatz mit einer Vakuumabscheideanordnung mit Lichtbogen beschrieben ist, ist es selbstverständlich, daß eine Beschränkung auf diese Einsatzart nicht vorliegt, sondern daß seine Prinzipien in gleicher Weise eine gleich gute Verwendung bei allen anderen Arten von Vakuumdampfabscheidung zulassen. Die speziell beschriebene Lichtbogendampf abscheidung hat die schlechtesten Umgebungsbedingungen, unter denen die erfindungsgemäße Substrathalte-

vorrichtung arbeiten muß. Die Erfindung wird deshalb unter Bezug auf den Einsatz mit dem rotierenden Basiselement beschrieben, das in einem Stück gestaltet ist, wobei eine Vielzahl von Arbeitsstationen darauf ausgebildet sind, und das um eine zentrale Achse drehbar ist. Die erfindungsgemäße Lehre läßt sich jedoch in gleicher Weise auf ein Basiselement mit Segmentabschnitten und/oder flexible Abschnitte anwenden, die Arbeitsstationen aufweisen, welche längs einer geschlossenen Bahn durch eine Kette oder einen Förderer oder eine andere geeignete Antriebseinrichtung bewegbar sind. Da die Form der geschlossenen Bahn, welcher die Arbeitsstationen folgen, durch die Form und Gestalt des Basiselements festgelegt ist, wobei sich die Erfindung auf eine geschlossene Kreisbahn bezieht, läßt sich diese Lehre auch auf geschlossene Bahnen beliebiger Gestalt anwenden, unabhängig davon, ob solche Bahnen planparallel sind oder nicht. Während für die Bewegung von Substraten in einer Dampfabschexdekammer gewöhnlich eine rotierende Bahn verwendet wird, läßt sich die erfindungsgemäße Lehre auch auf eine geschlossene Bahn anwenden, welche eine geradlinige Bewegung aufweist, bei welcher die Arbeitsstation auf einer geraden Linie vorwärt bewegt wird und an einer Beschxchtungsquelle vorbeigeht, sowie längs der gleichen Straße in seine Ausgangsstellung zurückkehrt, um die Bahn zu schließen.

Obwohl die Erfindung anhand eines Systems erläutert wird, bei welchem die Bewegungsebene des Basiselements insgesamt horizontal ist, gehören zur Erfindung auch Substrathaltevorrichtungen, die sich vertikal oder schräg bewegen.

Weiterhin ist die Substrathaltevorrichtung bezüglich eines Aufbaus erläutert, der die Substrate von unten abstützt. Trotzdem läßt sich die erfindungsgemäße Lehre in gleicher Weise auf einen Substrathalteaufbau anwenden, an welchem die Substrate hängen können. Viele dieser Betrachtungsweisen und Designänderungen werden durch den tatsächlichen

Ο * 45

Aufbau der Abscheidekammer bestimmt, in welcher der Halteaufbau benutzt wird. Obwohl die Erfindung insgesamt im Hinblick auf die Bewegung der Substrate in Beziehung zu einer einzigen Beschichtungsquelle beschrieben sind, kann die Abscheidekammer noch eine Vielzahl solcher Beschichtungsquellen haben, die dann in typischer Weise um die Seiten und häufig an der Oberseite und am Boden der Beschichtungskammer angeordnet sind.

Die Erfindung ist anhand eines Aufbaus zur Herbeiführung einer Bewegung erläutert, bei welchem kragarmartige Leitelemente verwendet werden, die mit einem ortsfesten Klinkenelement in Eingriff kommen. Trotzdem können auch andere Betätigungseinrichtungen, wie Aussparungen oder Nuten in dem Substrathalter verwendet werden. Das in . dieser■Hinsicht relevante erfindungsgemäße Prinzip besteht darin, daß der drehbare Substrathalter ein "passives" Element ist, welches nicht dauernd in Eingriff mit einer Betätigungseinrichtung, beispielsweise einem zahnradgetriebenen System steht, der jedoch nur periodisch einen eine Bewegung aufprägenden Anreiz von der Betätigungseinrichtung in vorgegebenen Positionen längs der geschlossenen Bahn erhält, die die Arbeitsstationen durchlaufen. Die Erfindung ist aus besonders bevorzugten Materialien gebaut. Andere Materialien, die eine thermisehe Expansion, ein niedriges Ausgasen und die Anforderungen der elektrischen Leitfähigkeit des Systems erfüllen, können ebenfalls verwendet werden. Die Substrathalter können eine vielfältige Gestalt in Anpassung an die Art des zu haltenden Substrats aufweisen.

Anhand von Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch eine erste Ausführungsform einer

Kammer für die physikalische Dampfabscheidung mit einer Planeten-Substrathaltevorrichtung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Planeten-Substrathaltevorrichtung von Fig. 1, gesehen in

Richtung 2-2 von Fig. 1,

Fig. 3 perspektivisch auseinandergezogen ein drehbares Satelliten-Substrathalteelement der Planeten-Substrathaltevorrichtung von Fig. 1, Fig. 4 einen teilweise aufgebrochenen Axialschnitt

durch eines der Satellitenhalteelemente von Fig. 1 und 3, gesehen in Richtung 4-4 von Fig. 1,

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Teil der Planeten-Substrathaltevorrichtung, gesehen in Richtung 5-5 von Fig. 1, zur Veranschaulichung der Drehbewegung eines der drehbaren Satellitensubstrathalteelemente der Fig. 3 und 4, Fig. 6 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungs-. form einer Planeten-Substrathaltevorrich

tung in einer Ansicht wie Fig. 5,

Fig. 7 einen Axialschnitt durch die Planeten-Substrathaltevorrichtung längs 7-7 von Fig. 6, Fig. 8 eine Draufsicht auf einen Teil der Haltevorrichtung von Fig. 6 mit einer anderen Betä

tigung zur Drehung des Satellitensubstrathalteelemente,

Fig. 9 im Axialschnitt 9-9 von Fig. 8 die Haltevorrichtung,

Fig. 10 im Schnitt 10-10 von Fig. 9 den Betätigungsleitabschnitt der Haltevorrichtung zur Erläuterung der Drehbewegung der Satelliten ~ Substrathalteelemente um ihre zentralen Achsen,
Fig. 11 perspektivisch die obere Substrathaltebasis

des drehbaren Satellitenhalteelements von Fig. 3, welches eine Vielzahl von Bohrern trägt,

Fig. 12 perspektivisch die obere Substrathaltebasis des drehenden Satellitenhalteelements von

Fig. 3 mit einem einzigen langgestreckten zu beschichtenden Substrat,

Fig. 13 perspektivisch die obere Substrathaltebasis

des sich drehenden Satellitenhalteelements von Fig. 3 mit einer Vielzahl von Zahnrädern

auf einem Dorn als Substrat,

Fig. 14 teilweise im Axialschnitt eine Modifizierung der oberen Substrathaltebasis des rotierenden Satellitenhalteelements von Fig. 3, welches ein großes Zahnrad als Substrat trägt,

Fig. 15 perspektivisch ein Stabilisatorelement für die Planeten-Substrathaltevorrichtung,

Fig. 16 im Axialschnitt die Stabilisatorvorrichtung von Fig. 15, eingesetzt in die Planetensubstrat-Haltevorrichtung von Fig. 1 und

Fig. 17 im Schnitt den Lagerabschnitt des drehbaren Halteelements von Fig. 4 in einer abgewandelten Ausführung.

In Fig. 1 ist ein Lichtbogen-Vakkumdampfabscheidesystem schematisch gezeigt, welches eine Dampfabscheidekammer 20 mit einem oberen Mantel 20a und einer unteren Basisplatte 20b aufweist. Der obere Mantel und die untere Basisplatte greifen ineinander und sind durch eine geeignete Abdichtung 20c so abgedichtet, daß ein innerer Hohlraum 21 umschlossen wird, der die Abscheidekammer bildet,, in welcher die Substrate beschichtet werden. Durch die, Basisplatte 20b ragt eine Vakuumleitung 22, die mit einer nicht gezeigten geeigneten Vakuumpumpe versehen ist, um den Innenhohlraum in bekannter Weise zu evakuieren. In gleicher Weise

sind ein oder mehrere Einlaßöffnungen 23 am inneren Hohlraum 21 vorgesehen, um Reaktionsgase oder andere Elemente in die Abscheidekammer einführen zu können.

In der Kammer 21 ist eine Quelle 25 für Beschichtungsmaterial angeordnet, die den Ursprung des Beschichtungsplasmas für die Dampfabscheidung bildet. Das Quellen- bzw. Beschichtungsmaterial 25 ist eine Masse aus Beschichtungsmaterial in Feststofform, beispielsweise Titan. Das Quellenmaterial 25 kann auch andere Formen als die einer Feststoffmasse haben.

Wie erwähnt ist eine Vielzahl von Verfahren zum Umwandeln des Quellenmaterials in ein beschichtendes Plasma bekannt. Bei der Ausführungsform von Fig. 1 wird ein Lichtbogen zum Umwandeln der Beschichtungsquelle 25 in ein Plasma 25a benutzt. Bei dem Lichtbogendampfabscheidungssystem wird eine elektrische Potentialdifferenz zwischen dem Quellenmaterial 25, welches als erste Elektrode wirkt,und einer zweiten Elektrode hergestellt und aufrechterhalten. Die Beschichtungsquelle 25 liegt gewöhnlich an einem negativen Potential und wirkt als Kathode. Die Abscheidekammer selbst liegt an einem positiven Potential und wirkt als Anode für die Lichtbogenschaltung. Die Quellenspeisung 26 von Fig. 1 sorgt für eine geeignete elektrische Anregung für die Lichtbogenschaltung. Eine an sich bekannte aktivierende Triggerschaltung 27 löst einen Lichtbogen an der Kathodenquelle 25 aus. Der Lichtbogen erzeugt einen Stromfluß von der Kathodenquelle 25 zur Anodenkammer 20 und durch die Speisequelle 26 -und wird danach durch diese Spannungs quelle 26 aufrechterhalten. Die Lichtbogenenergie wandelt das Quellenmaterial 25 in ein Plasma 25a aus Dampf und teilchenförmigem Material um, welches insgesamt neutrale Atome, Ionen, Moleküle, ionisierte Moleküle und Agglomerate von Molekülen des Quellenmaterials und von allen Re-

aktionsgasen enthält, die in die Kammer durch die Einlaßöffnung 23 eingeführt worden sind. Ein solches System ist in der US-PS 3 783 231 beschrieben.

Mit Plasma 25a zu beschichtende Gegenstände,, die als Substrate 30 bezeichnet werden, sind an einer Substrathaltevorrichtung 40 gehalten und werden von ihr getragen. Die Beschichtung der Substrate 30 in solchen Kammern mit physikalischer Dampfabscheidung, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind, erfolgt hauptsächlich durch ein geradliniges Beschichtungsverfahren bzw. durch ein Beschichtungsverfahren auf Sicht. D.h., daß der größte Teil der Plasmateilchen für die Beschichtung auf geraden Linien nach außen von der Beschichtungsquelle 25 läuft und auf einen Gegenstand abgeschieden wird, der in der Bahn der Plasmateilchen angeordnet ist. Um eine gleichförmige Beschichtung auf allen Seiten eines Substrats 30 innerhalb des Abscheidungshohlraums 21 zu gewährleisten, muß das Substrat 30 in der Bahn des Plasmas 25 gedreht werden und/oder eine Vielzahl von Beschichuntsmaterialquellen 25 innerhalb des Hohlraums 21 vorgesehen werden, um mehrfache gerade Plasmabahnen innerhalb der Kammer zu schaffen. Da das Plasma 25a gewöhnlich eine Anzahl von Ionen oder ionisierte Beschichtungsteilchen enthält, können solche ionisierten Teilchen verstärkt an das Substrat 30 durch elektrostatische Attraktion angezogen werden, indem die Substrate elektrisch vorgespannt werden, so daß die geladenen Teilchen des Beschichtungsplasmas angezogen werden.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, ist die Abtriebswelle eines Elektromotors 32 koaxial mit einer Hauptantriebswelle 33 verbunden. Die Anordnung aus Motor und Antriebswelle ist mit einem Paar von Lagern 34 und Halteplatten 35 an einer Basisplatte 20b in geeigneter Weise angebracht, um so einen Drehantrieb um eine Hauptachse 45 innerhalb des inneren Hohlraums 21 zu schaffen. Um das Vakuum in dem inneren Hohlraum 21 aufrechtzuerhalten, sind Dichtungen 36 vorgesehen. Der Motor 32 und die " Antriebswelle 33 sind von der Dampfabscheidkammer 20 durch Isolatorelemente 37 elektrisch isoliert. Die Antriebswelle 33 kann aus irgendeinem geeigneten Material hergestellt sein, gewöhnlich jedoch aus einem guten elektrischen Leiter, wie Stahl. Bei der gezeigten Ausführungsform liegt eine elektrische Spannung an der Antriebswelle ausgehend von einer Energiequelle 38 über ein Gleitlager 39 an. Bei dem Lichtbogenabscheidsystem wird der Schaltkreis für die Energiequelle 38 dadurch vervollständigt, daß die positive Klemme der Energiequelle 38 mit der Abscheidekammer 20 verbunden wird, d.h. der Anode des Systems. Die Antriebswelle 33, welche eine elektrische Vorspannung an die Substrate 30 anlegt, was noch erläutert wird, ist gewöhnlich mit der negativen Klemme der Energieversorgung 38 für die Substratvorspannung verbunden, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist.

Aus Fig. 1 und 2 ist zu ersehen, daß die bevorzugte Ausführungsform der Haltevorrichtung 40 für das Substrat eine radförmige Basis oder ein Tischelement 41 mit einem zentralen Nabenabschnitt 41a aufweist, der in einem Stück mit einem Ringabschnitt 41b durch eine Vielzahl von radial nach außen ragenden Speichen 41c verbunden ist. Das Basisteil 41 besteht aus Stahl und bildet eine geeignete Halterung für die zu beschichtende Substrate und sorgt für eine gute elektrische Leitfähigkeit zwischen dem äußeren Ring 41b und der zentralen Nabe 41a. Der Basistisch 41 ist symmetrisch um einen Mittelpunkt

ausgebildet und an der Welle 33, beispielsweise durch Reibschluß oder Schweißen für eine Drehung damit um die Hauptachse 45 gehalten. Der Tisch 41 hat ein durch seine Mitte hindurchgehendes Loch, so daß die Welle 33 freiliegt. Die Welle 33 hat ein Halterungsloch 42, das durch ihr oberes Ende hindurchgeht und sich axial nach unten in die Welle, wie in Fig. 2 gezeigt ist, für die Anbringung eines stabilisierenden Elements erstreckt. Das Basisteil 41 hat eine Vielzahl von durchgehenden Öffnungen in seinem Ringabschnitt 41b und am Umfang im Abstand an Stellen mit gleichem Abstand von der Hauptachse. Jede der Öffnungen 43 bildet eine Arbeitsstation. Die Bewegung des Basistisches 41 um die Hauptachse 45 bringt die Öffnungen 43, also die Arbeitsstationen, dazu, daß sie auf einer kreisförmigen "geschlossenen" Bahn um die Achse 45 laufen. Bei der gezeigten Ausführungsform ist nut ein einziger Ring von Öffnungen 43 vorgesehen, es können jedoch mehrere Ringe solcher Arbeitsstationen sowie "gestaffelte" Anordnungen vorgesehen werden.

Bei der gezeigten Ausführungsform ist jede Öffnung 43 so ausgebildet, daß sie eine Substrathaltevorrichtung 50 für das Zusammenwirken aufnehmen kann«, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Der Basistisch 41 ist für einen flexiblen Einsatz für die Bedienungsperson ausgelegt, so daß soviele oder sowenig Substrathalter 50 zu einer beliebigen Zeit beidem Dampfabscheidungsbeschichtungsprözess verwendet werden können, wie dies durch Art und Anzahl der zu beschichtenden Substrate und durch die spezielle aufzubringende Beschichtung vorgegeben ist. Bei der in Fig. 2 gezeigten Anordnung ist in jeder zweiten Öffnung 43 eine Substrathaltevorrichtung angeordnet.

Ein bevorzugter Aufbau einer Substrathaltevorrichtung 50 ist in den Fig. 3 und 4 gezeigt. Die Substrathaltevorrichtung 50 hat ein oberes Kopfteil bzw. einen Sub-

trathalter 51. Das obere Kopfteil 51 ist zylindrisch ausgebildet und symmetrisch zu einer Hilfsachse 47. Die Auslegung ist so getroffen, daß ein oder mehrere zu beschichtende Substrate drehbar gehalten werden. Das Kopfteil 51 erstreckt sich von einer Oberseite 51a zu einer Unterseite 51b und hat eine axial ausgerichtete, sich durch seine Unterseite 51b erstreckende Haltebohrung 52. Das Substratkopfteil 51 hat weiterhin eine radial ausgerichtete Gewindebohrung 53, die sich von der äußeren Zylinderwand des Kopfteils aus erstreckt und in die Haltebohrung 52 mündet. In die Bohrung 53 ist eine Stiftschraube 54 geschraubt. Das obere Kopfteil 51 ist weiterhin mit einer Vielzahl von Substrathaltelöchern 55 in seiner Oberseite 51a versehen, die sich nach unten in das Kopfteil 51 in eine Richtung parallel zu der Hilfsachse 47 erstrecken. Die Löcher sind so gestaltet, daß sie zu beschichtende Substrate festhalten können, wie dies noch erläutert wird.

Zu dem oberen Kopfteil 51 ist koaxial um die Hilfsachse 47 herum eine Welle 57 ausgerichtet, deren eines Ende 57a so bemessen ist, daß es in die untere Haltebohrung 52 des oberen Kopfteils 51 für ein Zusammenwirken damit rutschen kann. Die Welle 57 hat eine ringförmige Aussparung 58 angrenzend an ihr eines Ende 57a, welche einen Arretierkanal für die Stiftschraube 54 bildet, welche das Substrathalteteil bzw. Kopfteil 51 an der Welle 57 festlegt. Durch das andere untere Ende 57b der Welle 57 erstreckt sich ein Paar von diametral angeordneten Schlitzen 59. Einander benachbarte Schlitze 59 sind im rechten Winkel zueinander ausgerichtet. Die von den Schlitzen gebildeten Winkel können sich jedoch abhängig von Auslegungskriterien ändern und brauchen nicht im gleichen Abstand zueinander angeordnet zu sein. Das andere Ende der Welle 57b ist für die Aufnahme einer Mutter 60 mit einem Gewinde versehen.

In der Nähe ihrer Mittelabschnitte ist ein Paar von

rechteckigen Leitelementen 62 und 63 bei 62a und 63a jeweils eingekerbt. Die Leitelemente 62 und 63 greifen, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, ineinander und bilden ein kreuzförmiges Leitelement (Fig. 4). Die Leitelemente 62 und 63 sind für ein Zusammenwirken gleitend verschiebbar in den Schlitzen 59 gehalten und darin durch die Mutter 60 festgelegt. Nach der Montage, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, bewegen sich das oberen Kopfteil 51, die Welle 57 und die Leitelemente 62 und 63 drehend um die Hilfsachse 47 als eine einzige, ein Stück bildende Einheit. Das obere Kopfteil 51, die Welle 57 und die Leitelemente 62 und 63 sind aus Stahl hergestellt, können jedoch genauso aus anderen Materialien gefertigt sein. Wie alle Teile der Substrathaltevorrichtung 40 können die für die verschiedenen Teile benutzten Materialien variieren, sollten jedoch alle wenig ausgasen, um eine Verunreinigung der evakuierten Abscheidekammer 21 zu verhindern.

Die Anordnung aus Kopfteil 51, Welle' 57 und Leitelementen 62, 63 ist in einer Öffnung 43 des Basistisches 41 an einer Arbeitsstation durch eine Büchse oder ein Lager angebracht. Die Büchse hat eine äußere Ringhülse 65, die an ihrem oberen Ende in einem ringförmigen Halteflansch 65a endet. Die Hülse 65 ist so bemessen, daß sie in eine Öffnung 43 einsetzbar ist und durch den Halteflansgh 65a an der Oberseite des Basistisches 41 abgestützt ist. in der äußeren Hülse 65 sitzt ein ringförmiger innerer Kern oder ein Büchsenelement 67, welches einen durchgehenden axialen Kanal 67a für die Drehhalterung aufweist, der eine zylindrische Lagerfläche für die Welle 57 bildet, wie dies aus Fig. 4 zu ersehen ist. Bei dieser Ausführungsform hat der innere Kern 67 einen schmalen Flanschabschnitt 67b an seinem oberen Ende, der axial über die Oberseite des Halteflansches 65a der äußeren Hülse 65 vorsteht. Die Oberseite des inneren Kerns 67 bildet eine Lagerfläche für

den Gleiteingriff der Unterseite 51b des das Substrat haltenden Kopfteils 51. Der innere Kern 67 ist aus einem langlebigen festen schmierenden Material hergestellt, welches eine niedrige Reibung hat, jedoch elektrisch leitend ist. Ein solches Material ist Graphit oder ein Graphit enthaltendes Material, dessen elektrische Leitfähigkeit bei einem Temperaturanstieg zunimmt und das einen relativ niedrigen Ausdehnungskoeffizienten hat. Es können auch andere leitende Materialien, wie Kohlenstoff benutzt werden. Die Anordnung aus der äußeren Hülse und dem inneren Kern kann lose in der öffnung 43 des Basistisches 41 sitzen oder an dem Basistisch durch Festhaltemittel, beispielsweise die in Fig. 4 gestrichelt gezeichnete Mutter 68,festgelegt sein.

Die in Fig. 4 gezeigte Substrathaltevorrichtung 50 hat eine gute elektrische Leitfähigkeit zwischen dem Basistisch 41 und dem oberen Kopfteil 51, wenn die äußere Hülse 65 und der innere Kern 67 gute Leiter sind. Wenn das für den inneren Kern 67 gewählte Material gute Schmiereigenschaften hat und beispielsweise aus Lava oder Speckstein besteht, jedoch einen hohen elektrischen Widerstand aufweist, kann diese Anordnung wirksam eingesetzt werden, wenn das Verfahren zur physikalischen Dampfabscheidung keine elektrische Leitfähigkeit durch ■ die Substrate und den Basistisch 41 erfordert. Wenn ein innerer Kern 67 aus einem nicht leitenden oder schlecht leitenden festen schmierenden Material erforderlich ist, jedoch eine elektrische Leitung zwischen dem Basistisch 41 und dem oberen Kopfteil 51 erforderlich ist, kann die Ausrichtung des inneren Kerns 67 und der äußeren Hülse 65 zueinander etwas geändert werden, wie dies in Fig. 17 gezeigt ist. Dabei ist der obere Flanschabschnitt 67b von Fig. 4 von dem inneren Kern 67 entfernt, so daß die Oberseiten sowohl der äußeren Hülse 65 als auch des inneren Kerns 67 Lagerflächen für das obere Kopfteil 51 sind. Bei der in Fig. 17 gezeigten Ausgestaltung der

Substrathaltevorrichtung 50 besteht eine elektrische Leitung zwischen dem Bas'istisch 41 und dem oberen Kopfteil 51 direkt über den leitenden Halteflansch 65a der äußeren Hülse 65. Die Substrathaltevorrichtung· 50 kann schnell in einer öffnung 43 einer Arbeitsstation angebracht oder daraus entfernt werden, wobei entweder das obere Kopfteil 51 von der Welle 57 mit Hilfe der Stiftschraube 54 gelöst oder die Mutter 60 gelöst und die Leitelemente 62 und 63 von der Welle 57 entfernt werden, so daß die restliche Anordnung von oberhalb des Basistisches 41 angehoben werden kann.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, ist an der Halteplatte 35 ein KlinkenhaltebÜgel 70 befestigt. Der Haltebügel 70 hat einen ersten Ausfahrarm 70a, der teleskopartig in Horizontalrichtung bewegbar und in der gewünschten seitlichen Position durch einen Bolzen 71 festgelegt werden kann. Der Haltebügel 70 hat weiterhin ein sich nach oben erstreckendes Klinkenelement 72* das vertikal einstellbar ist und auf der gewünschten Höhe mit Hilfe eines Bolzen 73 festlegbar ist. Die Klinke 72 wird mit Hilfe des Klinkenhaltebügels 70 so positioniert, daß sie an den Leitelementen 62 und 63 der jeweiligen Substrathalter 50 angreift, wenn diese an der Klinkenanordnung durch den sich drehenden Tisch 41 vorbei geführt werden. Wenn die Klinke 72 an einem Leitelement angreift, übt sich aufgrund der Drehbewegung des Basistisches 41 eine Kraft auf das mit ihr in Eingriff stehende Leitelement aus, wodurch die Substrathaltevorrichtung 50 um ihre Hilfsachse 47 gedreht wird. Diese Bewegung des Leitelements der Substrathaltevorrichtung 50 beim Eingriff mit der Klinke 52 ist in Fig. 5 gezeigt-

Wenn sich der Tisch 41 um die Hauptachse 45 im Gegenuhrzeigersinn in Richtung des Pfeils A drehte wie dies aus Fig. 5 zu ersehen ist, befindet sich das Leitelement 62 in einer Stellung, in der es an der ortsfesten Klinke

72 in der Stellung X angreift. Wenn die Klinke 72 an dem Leitelement 62 in der Position Y angreift, verursacht die folgende Drehung des Tisches 41 im Gegenuhrzeigersinn, daß die Klinke 72 das Leitelement 62 im Uhrzeigersinn um die Hilfsachse 57 soweit dreht, bis der Eingriff zwischen der Klinke und dem Leitelement 62 aufhört. Dieser Zustand tritt ein, wenn der sich drehende Basistisch 41 die Substrathaltevorrichtung 50 in die Stellung Z in Fig. 5 vorwärtsbewegt hat. Da die Klinke 72 aus dem Eingriff mit dem Leitelement 62 freikommt, wird danach die Substrathaltevorrichtung 50 nicht weiter um ihre Hilfsachse 47 gedreht, sondern dreht sich weiter mit dem Basistisch 41 um die Hauptachse 45 in die Position Z. Wenn sich das Leitelement 62 aufgrund des Eingriffs mit der Klinke 62 dreht, dreht sich das Leitelement 63 gleichzeitig im Uhrzeigersinn durch die Welle 57, so daß, wenn die Klinke 72 den Eingriff mit dem Leitelement 62 verläßt, sich das Element 63 in der Drehstellung befindet, die sie am Anfang des Zyklus hatte, also in der Stellung X.

Bei der beschriebenen Ausführung beträgt die Drehbewegung im Uhrzeigersinn, die der Substrathaltevorrichtung 50 durch den Eingriff des Leitelements 62 mit der Klinke 72 erteilt wird, annähernd 90°. Mit einer Anordnung von Klinke und Leitelement nach Fig. 5 ist die Winkeldrehung der Welle aufgrund eines Eingriffs der Klinke und eines Leitelements gleich 360° geteilt durch die Anzahl der Leitarme, die nach außen von der Welle vorstehen. Dabei wird natürlich davon ausgegangen, daß die Leitarme im gleichen Abstand voneinander am Umfang der Welle 57 angeordnet sind. Wenn die Substrathaltevorrichtung über kleinere Winkel aufgrund des Eingriffes mit einer betätigenden Klinke gedreht werden soll, werden an der Welle 57 mehr Leitelemente angebracht. Die Größe der Drehbewegung in Grad, um die eine Substrathaltevorrichtung 50 bei einer einzigen Umdrehung des

Basistisches 41 auf einer geschlossenen Bahn um die Achse 47 gedreht wird, ist eine Funktion der Anzahl der betätigenden Klinken 72, mit denen.die Leitelemente während einer Umdrehung des Basistisches 41 in Eingriff kommen, und des Betrags in Graden, über den der Substrathalter beim Eingriff mit jeder Klinke gedreht wird. In Fig. 2 ist nur eine solche betätigende Klinke 72 gezeigt. Es kann jedoch eine beliebige Anzahl von Betätigungsklinken auf der geschlossenen Bahn, die die Sub-10. strathalter durchlaufen, angebracht werden, um die gewünschte Drehung zu erhalten. Zur Vereinfachung sind in Fig. 2 nur die Leitelemente 62 und 63 der Substrathaltevorrichtungen 50 gezeigt, und zwar unmittelbar vor und nach dem Eingriff mit der betätigenden Klinke

Aufgrund des Abstands der benachbarten öffnungen 43 und der Länge der Leitelemente 62 und 63 wurden sich bei identischen Substrathaltevorrichtungen 50 der Fig. 2 bis 4, wenn diese iede öffnung 43 des Basistisches besetzen würden, die Bewegungsbahnen der Leitelemente der benachbarten Substrathaltevorrichtung 50 überlappen, so daß die Leitelemente während der Betätigung durch eine Klinke in Eingriff kämen. Dies würde sich bei einer Bewegung der Leitelemente in einer einzigen gemeinsamen Ebene einstellen. Erfindungsgemäß wird ein solcher "kämmender" Aufbau, der den bekannten mit Getriebe versehenen Systemen ähnlich wäre und eine geringere Betriebssicherheit und eine schlechtere Einsatzflexibilität haben würde, vermieden. Bei einer den Basistisch 41 von Fig. 2 verwendenden anderen Ausführungsform der Erfindung, bei der Betriebssicherheit, Einfachheit und Einsatzflexibilität in der beschriebenen Weise aufrechterhalten werden, können jedoch zweimal soviele Substrathaltevorrichtungen 50 drehbar gehalten werden. Diese Ausführung ist in den Fig. 6 und 7 gezeigt. Dabei kommt ein zweietagiger Leitelementbetätigungsaufbau zum Einsatz, wobei in jeder öffnung 43 eine Sub-

strathaltevorrichtung 50 sitzt. Jede zweite Substrathaltevorrichtung 50' hat ein längeres Wellenelement 57', wodurch die Leitelemente 62' und 63* jeder Haltevorrichtung 50' für ihren Wirkungseingriff niedriger positioniert sind als die der benachbarten Substrathaltevorrichtungen 50 mit kürzerer Welle 57. Dies hat zur Folge, daß die Drehbewegung der Leitelemente 62' und 63' die der Leitelemente 62 und 63 nicht stört. Es kann jedoch eine gemeinsame Klinke 72 für die Rotation aller Leitelemente der Anordnung verwendet werden, wenn sie an ihr vorbeigehen.

Eine weitere Modifizierung einer Mehrfachhöhen-Leitelernentanordnung ist in den Fig. 8 bis 10 gezeigt. Dabei ist der Basistisch 41 mit auf mehreren Höhen angeordneten Substrathaltevorrichtungen 50, 50' versehen, wie dies anhand der Fig. 6 und 7 erläutert wurde. Es wird jedoch eine unterschiedliche Klinkenbetätigung verwendet. Die Substrathaltevorrichtungen 50 mit den kürzeren Wellen 57 werden von einer ersten Klinke 72 und einer zugehörigen Klinkenhaiteeinrichtung 70 betätigt. Der Klinkenhaltearm 70a erstreckt sich radial. Die Klinke 72 hat ein gekrümmtes oberes Betätigungsende, so daß es nur die Leitelemente 62 und 63 der oberen Etage ergreift. Die Substrathaltevorrichtungen 50* mit den längeren Wellen 57' werden von einer zweiten Klinke 72' betätigt, die vertikal so angeordnet ist, daß sie nur die Leitelemente der Substrathaltevorrichtungen 50' der unteren Etage ergreift. Die Betätigungsklinkenanordnung für den Eingriff an den Substrathaltevorrichtungen 50' mit längerer Welle sind in den Fig. 8 bis 10 mit Apostroph versehen. Für das selektive Drehen der verschiedenen Substrathaltevorrichtungen 50 kann eine Anzahl von Variationen und Ausgestaltungen benutzt werden, wobei die Substrathaltevorrichtungen 50 innerhalb ausgewählter öffnungen 43 des Basistisches 41 angeordnet werden können, der Abstand der aktivierenden Klinken 72 gewählt und geändert wer-

den kann, Größe und Anordnung der Leitelemente an einer Substrathaltevorrichtung 50 entsprechend gestaltet und die Leitelemente 62, 63 auf mehreren Höhen angeordnet werden können.

Die Erfindung ist nicht auf ein System begrenzt, das sich um eine vertikale Achse dreht oder das einen einstückigen Basistisch 41 benutzt. Sie ist auch nicht auf einen Aufbau beschränkt, der ArbeitsStationen hat, welche im Kreis oder auf einer anderen regelmäßig geschlossenen Bahn umlaufen. Erfindungsgemäß ist es auch nicht erforderlich, daß sich die Substrathaltevor-....: . . richtungen 50 immer in der gleichen Richtung drehen, während ihr Basistisch 41 eine geschlossene Bahn durchläuft. Die Betätigungsklinken können in Kombination mit der Bewegung auf einer geschlossenen Bahn so angeordnet werden, daß die Substrathaltevorrichtungen alternativ oder selektiv in beiden Drehrichtungen um ihre jeweiligen HilfSachsen .47 bewegt werden, während sie die geschlossene Bahn durchlaufen.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist _f sind sowohl die Klinkenanordnung als auch die.Leite.X.emente,, mit. der sie in Eingriff steht, durch die gleiche elektrische Spannung über die Substratvorspannspeisung 38 vorgespannt. Bei einer solchen Anordnung besteht nur eine geringe oder keine Neigung, einen .Lichtbogen zwischen der Klinke und den Leitelementen beim Eingriff und beim Eingriffslösen auszubilden. Da der primäre Weg des Stromflusses durch die Substrate und zurück zur Energiequelle 38 durch das obere Kopfteil 51, die Büchse und den rotierenden Basistisch 41 geht, fließt nur ein geringer Strom, wenn überhaupt, von den Leitelementen 62 und 63 durch die Klinke 72.

Die Substrathaltevorrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht es, Substrate praktisch jeder Gestalt für die

Drehung zu halten. Die Erfindung ist besonders zweckmäßig zum Halten einer großen Anzahl zylindrischer Substrate, wie Bohrer, wo sonst eine Abschirmung des beschichteten Plasmas 25a durch benachbarte Bohrer zu einer ungleichmäßigen Abscheidungsbeschichtung führt. Das oberen Kopfteil 51 der Substrathaltevorrichtung 50 der Fig. 3 und 4 ist zum Halten einer Vielzahl von Bohrern mit Substrathaltelöchern 55 versehen. Die Ausgestaltung des oberen Kopfteils 51, welche eine Vielzahl solcher Bohrer 30a trägt, ist in Fig. 11 gezeigt.

Es sind weitere Variationen des drehbaren, substrathaltenden oberen Kopfteils 51 möglich, die der Forderung, spezielle zu beschichtende Substrate zu halten, genügen. Ein weiteres Beispiel einer solchen Variation ist in Fig. 12 gezeigt. Das Kopfteil 51" zum Halten eines Substrats hat dabei eine einzige Substrathaltebohrung 55'' zur Anbringung eines einzigen großen Substrats 30b, das beschichtet werden soll.

Eine weitere Anwendung der Substrathaltevorrichtung 50 mit dem generellen Aufbau des oberen Kopfteils 51'' für die Halterung eines Substrats zeigt Fig..13- Dabei ist ein zentraler Halteschaft oder ein Dorn 75 in der Substrathaltebohrung 55^J' für eine koaxiale Ausrichtung zur Hilfsachse 47 angeordnet. Ober dem Dorn 75 ist abwechselnd zwischen .zylindrischen Distanzstücken 76 eine Vielzahl von ringförmigen Substraten 30c konzentrisch angeordnet. Die Substrate 30c können einen beliebigen Aufbau aufweisen. Die in Fig. 13 gezeigten Substrate sind Zahnräder.

Eine weitere Anwendung der Substrathaltevorrichtung für die drehbare Halterung von großen schweren Substraten, wie großen Zahnrädern oder Fräsern, ist in Fig. 14 gezeigt. Das obere, substrathaltende Kopfteil 51, wie es im unteren Abschnitt der Figur gezeigt ist,

hat ein zylinderförmiges Anpaßstück 77 mit einer unteren öffnung 77a für den gleitend verschiebbaren Eingriff und das Aufliegen auf dem oberen Kopfteil 51, wobei eine axiale Verlängerung gebildet wird. Das untere Ende des Anpaßstücks 77 kommt weder mit dem Basistisch 4T noch mit der Lageranordnung in Eingriff. In dem Anpaßstück 77 ist durch seine Oberfläche gehend eine große Substrathaltebohrung 77b axial für die Aufnahme entweder eines Doms 78 oder eines Schaftelements des zu beschichtenden Substrats ausgebildet. Bei dem in Fig. 14 gezeigten Aufbau befindet sich ein Dorn 78 in der oberen Haltebohrung 77b des Anpaßstückes, wobei von dem Dorn 78 koaxial ein großes Zahnradsubstrat 3Od gehalten wird.

Für die Beschichtung von breiten, hohen oder massigen Substraten, die von der Substrathaltevorrichtung 50 gehalten werden, ist es günstig ., eine Stabilisierung vorzusehen, um ein Kippen und/oder Taumeln der gehaltenen Substrate zu verhindern, wenn sie durch die Abscheidekammer transportiert werden. Eine solche äußerst einfache und besonders zweckmäßige Stabilisierung 80 ist in Fig. 15 und Fig. 16 gezeigt. Die Stabilisierung 80 hat eine nach außen ragende Anordnung, die auf einer zentralen Haltestange 81 sitzt. Das untere Ende der Haltestange 81 ist für die Einführung in die Haltebohrung der primären Antriebswelle 33 ausgestaltet, wie dies in Fig. 16 gezeigt ist. An einem Schaft 81 ist ein Haltebügel 82 mit einer Stiftschraube 83 befestigt und in Axialrichtung des Schafts 81 einstellbar. Der Haltebügel 82 hat eine Vielzahl von radial ausgerichteten Bohrungen 82a um seinen äußeren Umfang herum für eine gleitend verschiebbare Anbringung und Halterung einer Vielzahl von Querelementen 84, die für ein einfaches Einführen in den Haltebügel 82 und für ein einfaches Entfernen daraus bemessen sind. Die Querteile 84 stehen radial nach außen von dem Haltebügel 82 vor und haben nach unten ragende

Abschnitte 84a an ihren freien Enden. Die Querteile 84 können in beliebiger Weise für eine oberseitige Stabilisierung des speziellen zu beschichtenden Substrats verwendet werden, wobei auch andere Ausgestaltungen als die dargestellte verwendet werden können. Vorteilhafterweise werden die stabilisierenden stangenförmigen Querelemente im Zusammenwirken mit einem Dorn 85 (Fig. 16) eingesetzt, der eine obere Öffnung 85a hat, deren Größe für eine Aufnahme der nach unten ragenden Enden 84a des Querteils 84 sowie ein unteres Ende 85b hat, das für das direkte Einführen in eine der Substrathaltebohrungen 55 des oberen Kopfteils 51 vorgesehen ist. Alternativ kann das untere Ende des Dorns 85 mit einer Aussparung ähnlich wie an seinem oberen Ende für den zusammenwirkenden Eingriff mit einer Welle oder einem kleineren Dornelement versehen sein, das am oberen Kopfteil 51 sitzt. Die Stabilisierung kann vielfältig ausgestaltet sein. Obwohl sie in einer speziellen Ausführung gezeigt ist, bei der der Stabilisierer auf dem drehenden Basistisch 41 liegt, kann sie auch so gebaut sein, daß sie unter dem Basistisch 41 oder seitlich von ihm angeordnet ist.

Die vorstehende Beschreibung zeigt, daß ein von der Substrathaltevorrichtung der beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen gehaltenes Substrat auf einer Planetenbewegung um die zentrale Achse 45 des Systems läuft. Die Planetenbewegung erfolgt auf einer epizykloiden Bahn. Eine Beschränkung auf diese Bahn liegt jedoch nicht vor, sondern es läßt sich jede geschlossene Bahn verwenden, der die Substrate tragende Arbeitsstationen zugeordnet sind.

Obwohl die Erfindung anhand eines Dampfabscheidesystems unter Vakuum mit Lichtbogen beschrieben ist, lassen sich die erläuterten Prinzipien auch für andere physikalische Abseheidungssysteme verwenden. Anstelle der speziell beschriebenen Materialien der verschiedenen Bauteile der

Vorrichtung können auch andere Materialien für die spezielle Beschichtungsanwendung verwendet werden. Diese
speziellen Materialien und die gewählten Ausgestaltungen sind einfach, wenig aufwendig und führen zu einer überraschenden Betriebssicherheit und Effektivität. Die Erfindung läßt sich in gleicher Weise bei Absehendungssystemen für Beschichtungen einsetzen, die entweder Wechselstrom- oder Gleichstrom- und -Spannungsaktivierung benutzen.

Leerseite -

Claims (37)

ν. FÖN ER EBBINGHAUS FINCK PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENT ATTORNEYS MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÖNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 6O, D-8OOO MÜNCHEN Θ5 Multi-Arc Vacuum Systems Inc. DEAC-31626.7 19. Januar 1984 HALTEVORRICHTUNG FÜR MIT DAMPF UNTER VAKUUM ZU BESCHICHTENDE SUBSTRATE Patentansprüche

1. Vorrichtung zum drehbaren Halten von Substraten in einer evakuierten Kammer für die physikalische Dampfabscheidung während eines Beschichtungsprozesses, gekennzeichnet durch

a) ein Basisteil (41), das für die Anbringung in einer Kammer (21) für die physikalische Dampfabscheidung ausgebildet und angeordnet ist und auf der wenigstens eine Arbeitsstation (43) vorgesehen ist,

b) mit dem Basiselement (41) wirkungsmäßig verbundene Einrichtungen (32, 33) für dessen Bewegung, derart, daß die Arbeitsstation (43) auf einer geschlossenen Bahn in der Kammer (21) läuft,

c) einen Substrathalter (50), der zum Halten von wenigstens einem zu beschichtenden Substrat (30) geeignet ist, drehbar an dem Basisteil (41) an der Arbeitsstation (43) für eine Rotation um eine Hilfsachse (47)

angeordnet ist und normalerweise frei um die Hilfsachse (47) bewegbar ist, wenn er die geschlossene Bahn durchläuft und

d) Betätigungseinrichtungen (62, 63, 72) angrenzend an die geschlossene Bahn für das Angreifen an dem Substrathalter (50) und für seine Drehung um eine vorgegebene Gradzahl um die Hilfsachse (47), wenn der Substrathalter (50) in der Nähe der Betätigungseinrichtungen (62, 63, 72) vorbeiläuft, so daß ein vom Substrathalter (50) gehaltenes Substrat (30) selektiv um·die Hilfsachse (42) gedreht wird, wenn das Substrat (30) längs der geschlossenen Bahn getragen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtungen eine Vielzahl von Betätigungselementen (62, 63) aufweisen, die im Abstand an festgelegten Stellen in der Kammer (21) längs des geschlossenen Wegs angeordnet sind, wobei jedes der Betätigungselemente (62, 63) so arbeitet, daß es an einem Substrathalter (50) angreift und ihn um eine vorgegebene Gradzahl um die Hilfsachse (47) dreht, wenn der Substrathalter (50) in der Nähe des Betätigungselements (62, 63) vorbeiläuft, wodurch ein vom Substrathalter (50) getragenes Substrat (30) selektiv um die Hilfsachse (42) nur an vorgegebenen Positionen auf der geschlossen Bahn gedreht wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Basisteil (41) für eine Rotation um eine Hauptachse (45) ausgebildet ist, wobei die geschlossene Bahn insgesamt kreisförmig um die Hauptachse (45)verläuft, so daß das von dem Substrathalter (50) getragene Substrat (30) sich auf einer Epizykloidenbahn um die Hauptachse (45) bewegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Basisteil (41) eine insgesamt kreisförmige Gestalt hat und eine Vielzahl von Arbeitsstationen (43) aufweist, die am Umfang im Abstand um das Basiselement (41) herum angeordnet sind, wobei eine Vielzahl von Substrathaltern (50) vorgesehen ist, die an dem Basisteil (41) an den Arbeitsstationen (43) sitzen und die Betätigungseinrichtungen (62, 63) wirkungsmäßig mit einer Vielzahl von Substrathaltern (50), wenn sich das Basisteil (41) dreht, in Eingriff bringen und diese drehen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Betätigungseinrichtungen ein erstes und ein zweites Betätigungselement (62, 62) aufweisen, die angrenzend an die geschlossene Bahn für das jeweilige selektive Angreifen und Drehen von verschiedenen Substrathaltern der Vielzahl von Substrathaltern (50) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Substrathalter (50) so gebaut ist, daß er eine Vielzahl von Substraten (30) für eine Drehung um die Hilfsachse (47) hält.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Substrathalter (50) so gebaut ist, daß Substrate (30a) von insgesamt zylindrischer Form gehalten werden, und Einrichtungen (51, 55) zum Anbringen der zylindrischen Substrate koaxial zu der Hilfsachse (47) vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Stabilisiereinrichtungen (80), die wirkungsmäßig mit dem Substrathalter (50) zum Stabilsieren

_v ^ t* V * ■* » ν *■ ν w

und Beibehalten der Ausrichtung bezüglich der Hilfeachse (47) von größeren Substraten (3Od) verbunden sind, die von dem Substrathalter (50) getragen werden, wenn er sich längs der geschlossenen Bahn bewegt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Substrathalter (50) wenigstens ein Leitelement (62, 63) aufweist, das für eine Drehung mit dem Substrathalter (50) angebracht ist und nach außen von der Hilfsachse (47) unter Bildung eines Winkels damit vorsteht, und daß die Betätigungseinrichtungen eine Klinke (72) aufweisen, die so gerichtet ist, daß sie in Wirkungseingriff mit dem Leitelement (62, 63) kommt, wenn sich der Substrathalter (50) auf der geschlossenen Bahn bewegt, wodurch das Substrat (30) um die Hilfsachse (47) in Drehung versetzt wird, bis das Leitelement (62, 63) den Berührungseingriff mit der Klinke (72) löst.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß der Substrathalter (50) η Leitelemente (62, 63) aufweist, die zueinander gleiche Winkel um die Hilfsachse (47) haben, und daß die Klinke

(72) bezüglich der geschlossenen Bahn in einem solchen Abstand angeordnet ist, daß der Eingriff zwischen der Klinke (72) und den Leitelementen (62, 63) eine Drehbewegung auf den Substrathalter (50) über einen Winkel von 360/n um die Drehachse ausübt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Betätigungseinrichtungen eine Vielzahl von Klauen (72) aufweisen, die im Abstand an festgelegten Stellen auf der geschlossenen Bahn für den wirkungsmäßigen Eingriff mit der Vielzahl von Leitelementen (62, 63) angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch l_f dadurch gekennzeichnet , daß der Substrathalter ein das Substrat haltendes Kopfteil (51), das so gestaltet ist, daß es wenigstens ein zu beschichtendes Substrat

(30) hält, und Lagereinrichtungen (65, 67) aufweist, die zwischen dem Basisteil (41) und dem das Substrat haltenden Kopfteil (51) angeordnet sind und eine Gleitlagerfläche dazwischen bilden, um die Reibung zwischen dem Kopfteil (51) und dem Basisteil (41) zu verringern.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Lagereinrichtungen (65, 67) aus einem elektrisch leitenden Material gebaut sind und einen guten elektrischen Leitungsweg zwischen dem Basisteil (41) und den Kopfteilen (51) schaffen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß die elektrische Leitfähigkeit des Materials der Lagereinrichtungen (65, 67) mit der Temperatur zunimmt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagereinrichtungen (65, 67) wenigstens teilweise aus Graphitmaterial bestehen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Lagereinrichtungen (65, 67) wirkungsmäßig zwischen dem das Substrat haltenden Kopfteil (51) und dem Basisteil (41) so angebracht sind, daß die Gleitlagerfläche normalerweise dem Beschichtungsmaterial, das in der Kammer (21) abgeschieden wird, nicht ausgesetzt ist, so daß die Unversehrheit der Lagerfläche über lange Betriebszeiträume aufrechterhalten wird.

17- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für den Einsatz in einer Vakuumkammer für die physikalische Dampfabscheidung, um zu beschichtende Substrate an wenigstens einer BeschichtungsquelIe auf einer Epizykloidenbahn vorbeizuführen, gekennzeichnet durch ein drehbares Basisteil (41) mit einer Vielzahl von Öffnungen (43) an ihrem Umfang, durch einen ersten drehbaren Substrathalter (50), der vom Basisteil (.41) getragen wird und drehbar in einer der Öffnungen (43) gehalten ist sowie eine Substrathalteeinrichtung (51) zum Halten eines zu beschichtenden Substrats (30), eine erste Welle (57) mit einem ersten Ende (57a) und einem zweiten Ende (57b), wobei die Welle (57) mit ihrem ersten Ende (57a) für die Bewegung mit der Substrathalteeinrichtung (51) verbunden ist, und eine erste Leiteinrichtung (62) aufweist, die an der Welle (57) angrenzend an deren zweiten Ende (57b) festgelegt ist,-und durch eine ortsfeste Klinke (72), die wirkungsmäßig so positioniert ist, daß sie an dem ersten Leitelement (62) angreift, wenn sich das Basisteil (41) dreht, wodurch beim Eingriff der Klinke (72) mit dem ersten Leitelement (62) die Substrathalteeinrichtung (51) gedreht wird, so daß das davon getragene Substrat (30) auf einer Epizykloidenbahn läuft.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß das Basisteil (41) eine obere Oberfläche (41a) und eine untere Oberfläche hat, wobei die Substrathalteeinrichtung (51) für eine drehbare Halterung eines Substrats (30) über der oberen Fläche (41a) des Basisteils (41) angeordnet ist und das Leitelement (62) sich wirkungsmäßig unter die untere Basisfläche erstreckt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Basisteil (41) eine mit Speichen versehene Gestalt (41a, 41c) hat, so daß die Oberfläche und die Masse des Basisteils (41) verringert sind.

20. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß das Basisteil (41) insgesamt symmetrisch um ein Zentrum (45) ausgebildet ist und daß die Vielzahl der Öffnungen (43) im gleichen Abstand von der Mitte (45) angeordnet ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine Büchseneinrichtung (65, 67), die in einer Öffnung (43) angeordnet und koaxial zur ersten Welle (47) für die Drehhalterung der Substrathalteeinrichtung (51) an dem Basisteil (41) ausgerichtet ist, wobei die Welle (47) drehbar in der Büchseneinrichtung (65, 67) sitzt.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , daß die Büchseneinrichtung (65, 67) wenigstens teilweise aus Graphitmaterial besteht.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , daß die Büchseneinrichtung (65, 67) eine Lagerfläche bildet, auf der die Substrathalteeinrichtung (51) drehbar getragen ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , daß die Büchseneinrichtung eine äußere Stahlhülse (65), welche eine Schubfläche (65a) zur Abstützung der Substrathalteeinrichtung (51) bildet, und einen inneren Kern (67) aus festem Schmiermaterial aufweist, durch den die erste Welle (57) hin-

durchgeht.

25. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrathalteeinrichtung (51) eine insgesamt zylindrische Form mit einem oberen Ende (51a) und einem unteren Ende (51b) hat, wobei in dem oberen Ende (51a) wenigsten eine Bohrung (55) für die Aufnahme eines zu beschichtenden Substrats (30) ausgebildet ist und das untere Ende (51b) für den wirkungsmäßigen Eingriff mit dem ersten Ende (57a) der Welle (57) ausgebildet ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch Einrichtungen (80) zum Stabilisieren des Substrathalters (50), wenn er sich mit dem Basisteil (41) bewegt.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet , daß die stabilisierende Einrichtung (80) eine Auslegeranordnung (84) aufweist, die insgesamt über dem Basisteil (51) angeordnet ist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet , daß die Auslegeranordung eine zentrale Stützstange (81) welche ein erstes und ein zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende der Stützstange wirkungsmäßig mit dem Basisteil (41) verbunden ist, einen Dorn (85) mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei das erste Ende des Dorns (85) für einen Eingriff am Substrathalter (50) ausgebildet ist, und ein Querteil (84) aufweist, das mit dem zweiten Ende des Dorns (85) und mit dem zweiten Ende der Stützstange (81) verbunden ist, um den Dorn (85) an dem Substrathalter (50) zu stabilisieren.

29- Vorrichtung nach Anspruch 17, gekenn zeichnet durch einen zweiten drehbaren Substrathalter (50¹), der drehbar in einer zweiten Öffnung (43) angrenzend an den ersten Substrathalter (50) angeordnet ist und eine zweite Substrathalteeinrichtung (51¹) zum Halten eines zweiten zu beschichtenden Substrats (30), eine zweite Welle (47¹) mit einem ersten Ende (57a¹) und einem zweiten Ende (57b¹), wobei die zweite Welle (57¹) mit ihrem ersten Ende (57a¹) für eine Bewegung mit der zweiten Substrathalteeinrichtung (51*) verbunden ist und länger als die erste Welle (57) ist, sowie ein zweites Leitelement (62', 63') aufweist, das an der zweiten Welle (57*) angrenzend an deren zweitem Ende (57a¹) festgelegt und so positioniert ist, daß sie sich über die Eingriffstellung mit dem ersten Leitelement (62, 63) hinaus dreht und davon freikommt, wobei die Klinke (72) so positioniert ist, daß sie an dem zweiten Leitelement (62*, 63') angreift, wenn sich das Basisteil (41) dreht, so daß die zweite Substrathalteeinrichtung (50¹) sich um die zweite Welle (57¹) dreht.

30. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet . durch ein oberes Kopfteil (51) mit einem ersten Ende (51a) und einem zweiten Ende (51b),wobei das erste Ende (51a) so gestaltet ist, daß es wenigstens ein zu beschichtendes Substrat (30) trägt, durch Lagereinrichtungen (65, 67) für den gleitenden stützenden Eingriff des zweiten Endes (51b) des oberen Kopfteils (51) für eine Drehung um eine Achse (47), wobei die Lagereinrichtungen (65, 67) einen durchgehenden axialen Kanal (67a) sowie ein Stützelement (65a) aufweisen, das zum Halten der Lagereinrichtungen (65, 67) an einer Stützfläche (41a) geeignet ist, und durch eine Treibwelle (57), die mit

ihrem ersten Ende (57a) an dem zweiten Ende (51b) des oberen Kopfteils (51) festgelegt ist und sich drehbar durch den Kanal (67a) der Lagereinrichtungen zu einem zweiten Ende (57b) erstreckt, wobei die Welle sich frei in dem Kanal (67a) um die Achse (47) dreht, und durch ein Leitelement (62), das angrenzend an das zweite Ende (57b) der Welle (57) festgelegt ist und davon nach außen kragarmartig vorsteht, wodurch auf das Leitelement (62) ausgeübte Kräfte die Drehung des oberen Kopfteils (51) um die Achse (47) veranlassen.

31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet , daß die Lagereinrichtungen eine Innenauskleidung (67), welche einen Kanal (67a) bildet und für den Gleiteingriff mit der Welle (57) vorgesehen ist, und ein äußeres Hülsenteil (65) aufweist, welches das Stützelement (65a) bildet.

32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet , daß die äußere Hülse (65) einen Ringflansch (65a) hat, der sich radial von der Achse (47) aus erstreckt und das Stützteil bildet.

33. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Innenauskleidung (65) eine ringförmige Gleitlagerfläche bildet, die axial über das Hülsenteil (65) vorsteht, um das obere Kopfteil

(51) gleitend verschiebbar zu tragen.

34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet , daß die Innenauskleidung (65) wenigstens teilweise aus Graphitmaterial besteht.

35. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet , daß das äußere Hülsenteil (65) eine ringförmige Gleitlagerfläche für die gleitende Abstütztung des oberen Kopfteils (51) bildet und das innere Hülsenmaterial ein massives Schmiermittelmaterial aufweist, welches Eigenschaften hat, die geeignet sind, eine Verunreinigung der evakuierten Kammer zu verhindern.

36. Vorrichtung nach Anspruch 30, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Leitelementen (62, 63), die angrenzend an das zweite Ende (57b) der Welle (57) festgelegt sind und davon nach außen im Abstand um die Achse (47) herum vorstehen.

37. Vorrichtung nach Anspruch 30, gekennzeichnet durch einen Dorn (85), der für eine wirkungsmäßige Verbindung mit dem oberen Kopfteil (51) für eine koaxiale Halterung daran ausgebildet ist.