DE4230872C2

DE4230872C2 - Vorrichtung zur gleichzeitigen Halterung einer Vielzahl von Substraten

Info

Publication number: DE4230872C2
Application number: DE19924230872
Authority: DE
Inventors: Thomas Boden; Dietmar Schneider
Original assignee: Leybold AG; Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1992-09-16
Filing date: 1992-09-16
Publication date: 1999-10-21
Anticipated expiration: 2012-09-17
Also published as: DE4230872A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gleichzeiti gen Halterung einer Vielzahl von Substraten einer im wesentlichen schlanken, kreiszylindrischen Konfiguration in einer evakuierten Beschichtungskammer, beispielsweise einer Kathodenzerstäubungsanlage zum Zwecke der gleichmä ßigen Teilbeschichtung der Außenflächen dieser Substrate.

Bei Vakuumbeschichtungsanlagen ist es allgemein bekannt, Substrate, die nur teilbeschichtet werden sollen, mit Hilfe von Masken so abzudecken, daß die von der Quelle aus auf das Substrat beschleunigten Teilchen nur die zu beschichtenden Partien des Substrats treffen bzw. sich auf diesen Partien niederschlagen können (EP 0 118 576). In der Regel ist jedoch eine Maske einem einzelnen Sub strat zugeordnet.

Besondere Schwierigkeiten können sich dann ergeben, wenn das Substrat eine komplizierte dreidimensionale Konfigu ration besitzt und trotzdem eine gleichmäßige Beschich tung gefordert ist. In diesem Falle ist es üblich, die Substrate während des Beschichtungsvorgangs zu bewegen bzw. ihre verschiedenen Flächen nacheinander der Quelle zuzuwenden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem mög lichst kurzen Zeitabschnitt eine Vielzahl der eingangs charakterisierten Substrate so am Substrathalter der Vorrichtung anzubringen, daß sie sämtlich in gleicher Weise und in gleichem Maße von einer Blende abgedeckt werden, so daß eine Teilbeschichtung erfolgen kann.

Darüberhinaus sollen die Substrate während des Beschich tungsvorganges in der Beschichtungskammer der Kathoden zerstäubungsanlage bewegt werden, und zwar alle gleich zeitig und auf gleicher Art und Weise.

Schließlich soll die Vorrichtung so ausgebildet sein, daß sie in jede herkömmliche bzw. bereits vorhandene Katho denzerstäubungsvorrichtung angemessener Größe eingebaut werden kann, ohne daß wesentliche Umbauten an der Anlage nötig werden.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch einen oder mehrere in der Beschichtungskammer angeordnete, mit einer motorisch angetriebenen Welle drehfest gekuppelten, sich in einer Ebene quer zur Rotationsachse der Welle erstrec kende Lagerarme oder Lagerbleche mit im Bereich ihrer radial äußeren bogenförmig ausgeformten Kanten drehbar nebeneinander gelagerten Reibrollen, die mit einem oder mehreren ortsfest gehaltenen Ablaufschuhen zusammenwirken und auf diesen abrollen, gelöst, wobei mit jeder Reib rolle ein Halteröhrchen zur Aufnahme jeweils eines Sub strats drehfest verbunden ist, dessen Längsachse sich jeweils parallel der Rotationsachse der angetriebenen Welle erstreckt.

Vorzugsweise ist das oder sind die drehfest mit der Welle verbundenen Lagerbleche aus kreissegmentförmigen Blechzu schnitten gebildet, deren radial äußere Partien mit den Lagern für die Reibrollen versehen sind, wobei die Lager sämtlich den gleichen Abstand von der Rotationsachse der Welle aufweisen und die Längsachsen ihrer Lagerbohrungen parallel zur Rotationsachse der Welle ausgerichtet sind.

Weitere Einzelheiten und Merkmale sind in den anhängenden Patentansprüchen näher erläutert und gekennzeichnet.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungsmög lichkeiten zu; eine davon ist in den anhängenden Zeich nungen schematisch dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 die Draufsicht auf die Vorrichtung, wobei der Rezipient in strichpunktierten Linien angedeutet ist,

Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 in der Seiten ansicht, wobei jedoch nur etwa die eine Hälfte der Vorrichtung dargestellt ist,

Fig. 3 die Draufsicht auf einen mehrere Ablauf schuhe haltenden Halteblock mit Haltearm und Stütze und einen Teil eines Lagerblechs in vergrößerter Darstellung und

Fig. 4 ein einzelnes Halteröhrchen mit Lager und Reibrolle im Längsschnitt und in vergrößer ter Darstellung.

Wie Fig. 1 zeigt, besteht die Vorrichtung im wesentli chen aus einem von einer im Deckel 30 der Beschichtungs kammer 4 lotrecht angeordneten Welle 47 angetriebenen Flansch 35 mit vier sich radial nach außen zu erstrecken den Schienen 31 bis 34, die ein im wesentlichen T-förmi ges Profil aufweisen, den auf den Rippen 31' bis 34' aufgelegten vier Lagerblechen 6 bis 9, die alle von glei cher Größe sind und im übrigen kreissegmentförmig ausge bildet sind, den auf den Randpartien der Lagerbleche 6 bis 9 in gleichem Abstand zueinander vorgesehenen Reib rollen 10, 10', ..., den drei im Bereich der Reibrollen 10, 10', ... angeordneten Halteblöcken 23, 23', 23" mit ihren mit den Reibrollen 10, 10', ... zusammenwirkenden Ablaufscheiben 11, 11', ... bzw. 12, 12', ... bzw. 13, 13', ..., den die Halteblöcke 23, 23', 23" abstützenden Haltearmen 25, 25', von denen zwei jeweils von einer lotrecht stehenden Stütze 27, 27' und einer von einer (nicht näher dargestellten) horizontal angebrachten Stütze ortsfest gehalten sind, den mit den Reibrollen 10, 10', ... jeweils verbundenen Halteröhrchen 14, 14', ... (siehe Fig. 2) mit den von ihnen gehaltenen Substraten 3, 3', ... und schließlich den in einer parallelen Ebene zu den Lagerblechen 6 bis 9 von Stangen 43, 43', ... gehaltenen kreissegmentförmigen, als Abdeckmasken wirken den und außerdem der Zentrierung der Substrate 3, 3', ... dienenden Blechzuschnitten 36, 37, die mit ihren radial inneren Kanten mit der drehbar gelagerten im Stützlager 39 auf dem Bodenteil 29 Welle 5 verbunden, beispielsweise verschweißt, sind.

Bei den Substraten 3, 3', ... handelt es sich um Reagenz gläser, deren zylindrische Seitenwände teilweise und zusammen mit dem Bodenteil beschichtet werden sollen. Die Substrate 3, 3', ... sind zu diesem Zweck von unten her einzeln in den Halteröhrchen 14, 14', ... eingeschoben, in denen sie von den federnden Zungen 18 gehalten bzw. am Herausrutschen gehindert sind.

Beim Einsetzen eines Substrats 3, 3', ... wird dieses durch die zum jeweiligen Halteröhrchen 14, 14', ... fluchtende Bohrung 40, 40', ... im Blechzuschnitt 36, 37, ... hindurchgeschoben, so daß eine zu beschichtende Par tie A nach unten zu aus den Bohrungen 40, 40', ... her vorragt.

Nachdem alle Substrate in die Halteröhrchen eingesetzt worden sind, werden von unten her (per Hand) (Pfeilrich tung B) die Blechsegmente 41, 41', ... gleichzeitig gegen alle herausragenden Substrate 3, 3', ... gedrückt, bis die Blechsegmente 41, 41', ... an den Abstandsschrauben 42, 42', ... anschlagen und dabei alle Substrate 3, 3', ... auf gleiche Höhe C eingestellt haben. Anschließend werden die Blechsegmente 41, 41', ... entfernt. Die Blechsegmente dienen also nur als Werkzeuge oder Hilfs mittel für die Einstellung der Reagenzgläser auf jeweils gleichen Abstand C zu den Halteröhrchen 14, 14', ....

Die Halteröhrchen 14, 14', ... sind jeweils mit Hilfe von Schrauben 44 drehfest (Fig. 4) mit den Reibrollen 10, 10', ... verbunden und sind mit Hilfe von Kugellagern 45, 46 in fest mit den Lagerblechen 6 bis 9 verschraubten Lagerhülsen 15, 15', ... gelagert. Jedes Halteröhrchen weist eine durch jeweils eine Ausnehmung 17 hindurch ragende federnde Zunge oder ein federndes Element 19 auf, das an der Außenwand des jeweiligen Reagenzglases anliegt und dieses festhält.

Wenn nun der Flansch 35 zusammen mit den von ihm gehal tenen Lagerblechen 6 bis 9 in Pfeilrichtung D umläuft bzw. über die Welle (47) in Drehung versetzt wird, dann laufen die einzelnen gleichmäßig auf einen Kreisbogen verteilt angeordneten Reibrollen 10, 10', ... auf die Gruppen von Ablaufschuhen 11, 12, 13 bzw. 11', 12', 13' bzw. 11", 12", 13" der Reihe nach auf und werden von diesen Ablaufschuhen, die alle federnd gelagert sind, in Rotation versetzt, und zwar derart, daß jeweils eine Reibrolle 10, 10', ... beim Passieren einer einzigen Gruppe von Ablaufschuhen 11, 12, 13, ... zweimal eine volle Umdrehung (Pfeil E) ausführt.

Die einzelnen Ablaufschuhe einer Gruppe sind mit einer etwa omega-förmig gebogenen Blattfeder 20 (Fig. 3) vernietet, so daß sie federnd an den Reibrollen 10, 10', ... anliegen. Die Blattfeder 20 ist dazu jeweils mit ihren freien Enden 21, 22 mit einem Halteblock 23 ver schraubt, der wiederum kippbar auf dem zylindrischen Bolzen 24 eines Haltearms 25 gelagert ist. Der Haltearm 25 ist seinerseits in einer Öffnung in der Stütze 27 ge halten bzw. in dieser verklemmt, wobei die Stütze 27 wiederum fest mit dem Bodenstück 29 (dies ist bei den Stützen 27, 27' der Fall) oder dem Seitenwandteil 28 des Rezipienten 4 oder aber mit einem Stützbalken 38 verbun den, z. B. verschraubt ist (nicht dargestellt).

Während das Stützlager 39 für die lotrecht angeordnete, antreibbare Welle 5 druckdicht und ortsfest am Bodenteil 29 der Vorrichtung befestigt ist, ist die motorisch ange triebene Welle 47 mit Hilfe einer Dichtung 48 drehbar von oben her durch den Deckel 30 hindurchgeführt. Das untere Ende der Welle 47 weist einen Flansch auf (nicht darge stellt), der mit dem Flansch (35) verschraubt werden kann, wenn die drehfeste Verbindung hergestellt werden soll. Es ist klar, daß die Quellen (z. B. Sputterkatho den) zum Beschichten der Substrate sich im Raum zwischen dem Bodenteil 29 und den Blechzuschnitten 36, 37 befinden müssen (ebenfalls nicht näher dargestellt).

Bezugszeichenliste

3

,

3

', ...Substrat

4

Beschichtungskammer

5

Welle

6

Lagerblech

7

Lagerblech

8

Lagerblech

9

Lagerblech

10

,

10

', ...Reibrolle

11

,

11

',

11

"Ablaufschuh

12

,

12

',

12

"Ablaufschuh

13

,

13

',

13

"Ablaufschuh

14

,

14

', ...Halteröhrchen

15

,

15

',

15

", ...Lager, Lagerhülse

16

Haltebohrung

17

Ausnehmung

18

Zunge

19

Federelement

20

,

20

',

20

"Omega-Federelement, Blattfeder

21

,

21

',

21

"Federende

22

,

22

',

22

"Federende

23

,

23

',

23

"Halteblock

24

,

24

',

24

"Bolzen

25

,

25

'Haltearm

26

,

26

',

26

"Aussparung

27

,

27

',

27

"Stütze

28

Seitenwand

29

Bodenstück

30

Deckel

31

Schiene

31

',

31

"Rippe

32

Schiene

32

',

32

"Rippe

33

Schiene

33

',

33

"Rippe

34

Schiene

34

',

34

"Rippe

35

Flansch

36

Blechzuschnitt

37

Blechzuschnitt

38

Stützbalken

39

Stützlager

40

Bohrung

41

Blechsegment

42

,

42

',

42

", ...Abstandsschraube

43

,

43

', ...Haltestange, Stehbolzen

44

,

44

', ...Schraube

45

Kugellager

46

Kugellager

47

motorisch angetriebene Welle

48

Dichtung

Claims

1. Vorrichtung zur gleichzeitigen Halterung einer Viel zahl von Substraten (3, 3', 3", ...) mit einer im wesentlichen schlanken, kreiszylindrischen Konfigu ration in einer evakuierten Beschichtungskammer (4), beispielsweise einer Kathodenzerstäubungsanlage zum Zwecke der gleichmäßigen Teilbeschichtung der Außen fläche dieser Substrate (3, 3', 3", ...), gekenn zeichnet durch einen oder mehrere in der Beschich tungskammer (4) angeordnete, mit einer motorisch angetriebenen Welle (47) drehfest kuppelbare, sich in einer Ebene quer zur Rotationsachse (R) der Welle (5) erstreckende Lagerarme oder Lagerbleche (6, 7, 8, 9), die im Bereich ihrer radial äußeren bogenför mig ausgeformten Ränder (6' bis 9') drehbare und nebeneinander gelagerte Reibrollen (10, 10', ...), die mit einem oder einer Gruppe von ortsfest gehal tenen Ablaufschuhen (11, 12, 13 bzw. 11', 12', 13' bzw. 11", 12", 13") zusammenwirken und bei einer Drehung der Lagerbleche (6 bis 9) auf diesen Ablauf schuhen abrollen, wobei mit jeder Reibrolle ein Halteröhrchen (14, 14', ...) für die Aufnahme jeweils eines Substrats drehfest verbunden ist, dessen Längsachse (r) sich jeweils parallel der Rotationsachse (R) der angetriebenen Welle (5) erstreckt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die drehfest mit der Welle (47) verbindbaren Lagerbleche (6 bis 9) aus kreissegmentförmigen Blechzuschnitten (6 bis 9) gebildet sind, deren radial äußere Partien bzw. Randbereiche mit den Lagern (15, 15', ...) für die Reibrollen (10, 10', 10", ...) versehen sind, wobei die Lager sämtlich den gleichen Abstand (G) von der Rotationsachse (R) der Welle (5) aufweisen und die Längsachse (r) der Halteröhrchen über die Bohrungen der zugehörigen Lager bzw. Lagerhülsen (15, 15', ...) parallel zur Rotationsachse (R) der Welle (5) ausgerichtet sind.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Lager (15, 15', ...) ein Halteröhrchen (14, 14', ...) gehalten und ge führt ist, das mit der jeweils zugeordneten Reibrol le (10, 10', 10", ...) drehfest verbunden ist und das der Aufnahme und Halterung eines Substrats (3, 3', ...), beispielsweise eines Reagenzglases, dient.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltebohrung (16) eines jeden Halteröhrchen (14, 14', ...) mit einer Ausneh mung (17) versehen ist, aus der die Zunge (18) eines Federelements (19) radial nach innen zu in die Haltebohrung (16) hineinragt und das Substrat (3, 3', ...) gegen ein Hinausrutschen aus der Halteboh rung (16) sichert.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Reibrollen (10, 10', ...) zusammenwirkenden kissenförmigen Ablaufschuhe (11, 12, 13 bzw. 11', 12', 13' bzw. 11", 12", 13") jeweils von einer etwa omega-förmig ausgebildeten Blattfeder (20, 20', 20") gehalten sind, die die Ablaufschuhe (11, 12, 13 bzw. 11', 12', 13' bzw. 11", 12", 13") in Richtung auf die Rotationsachse (R) der Welle (5) zu gegen die Reibrollen drückt, so daß diese auf den Ablaufschuhen abrollen, wenn die Welle (5) und damit die mit ihr drehfest über Steh bolzen oder Haltestangen (43, 43', ...) verbundenen Lagerbleche (6 bis 9) die Reibrollen (10, 10', ...) an ihnen vorbeiführen und die Blattfedern (20, 20', 20") dabei die Ablaufschuhe mit einer bestimmten Vorspannung gegen die Reibrollen preßt.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (20, 20', 20") jeweils mit ihren beiden freien Enden (21, 22 bzw. 21', 22' bzw. 21", 22") an einem Halteblock (23, 23', 23") befestigt ist, der seinerseits auf einem Bolzen (24, 24', 24") gelagert ist, der parallel zur Rotationsachse (R) ausgerich tet und den Teil eines Haltearmes (25, 25', 25") bildet, der wiederum in einer Aussparung (26, 26', 26") einer ortsfesten Stütze (27, 27', 27") ver schieblich (Pfeil F) gelagert und verspannt ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütze (27, 27', 27") auf der oder einer der Seiten wände (28) oder dem Bodenstück (29) oder dem Deckel (30) oder einem Stützbalken fest angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Welle (5) mehrere sich radial nach außen zu erstreckende Schienen (31 bis 34) drehfest verbunden sind, wobei die Schienen (31 bis 34) T-förmiges Profil aufweisen und jeweils mit ihren der Rota tionsachse (R) zugekehrten Enden mit einem Flansch (35) verschraubt oder verschweißt sind, der seiner seits mit der Welle (47) kuppelbar ist oder aber mit ihr verschweißt oder verschraubt ist, und wobei die Lagerbleche (6 bis 9) auf den seitlich abstehenden Rippen (31', 31" bzw. 32', 32" bzw. 33', 33" bzw. 34', 34") aufliegen und von den Schienen gehalten sind.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch kreisring förmige oder kreisringsektorförmige Blechzuschnitte (36, 37), die mit ihren radial inneren Kanten fest mit der Welle (5) verbunden sind, wobei die Blechzu schnitte (36, 37) sich in einer Ebene erstrecken, die parallel zur Ebene der Lagerbleche (6 bis 9) verläuft, und wobei die Blechzuschnitte (36, 37) eine Vielzahl von Bohrungen (40, 40',..) aufweisen, die jeweils mit den Längsachsen (r) der Halteröhr chen (14, 14', ...) fluchten und deren Durchmesser so bemessen sind, daß die Substrate (3, 3', 3", ...) durch die Bohrungen (40, 40', ...) hindurchführbar sind, und wobei Haltestangen (43, 43', ...) an den Lagerblechen (6 bis 9) angebracht sind, die die Blechzuschnitte (36, 37, ...) mit den Lagerblechen (6 bis 9) drehfest verbunden sind.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch kreisschei benförmige Blechsegmente (41), die in Größe und Kon figuration den Blechzuschnitten (36, 37) entsprechen und die durch die Anordnung von mehreren auf dem Umfang der Blechzuschnitte (36, 37) verteilt ange ordneten Abstandsschrauben ((42, 42', ...) im Ab stand (A) und parallel zu den Blechzuschnitten (36, 37) gehalten werden können, wobei sich jeweils die freien Enden der Substrate (3, 3', 3", ...) auf der Oberseite der Blechsegmente (41) anschlagen und so auf gleiche Höhe zu den Halteröhrchen (14, 14', ...) bringbar sind, wobei ein Verstellen der Abstand schrauben (42, 42', ...) eine Änderung des Abstands (A) gestatten.