DE7521856U - Vakuum-Bedampiungsvorrichtung - Google Patents

Description

Patentanwalt Dlpl.-lng. ttudölf Möfous _{: :}

REUTLINGEN H I N DEN BU RQSTRASSE 65 TE L E FO N C07121) 3471Θ

G 2619

Firma VATCO GmbH

7000 Stuttgart-Sillenbuch Mendelssohnstr. 93

Vakuum-Bedampfungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Vakuum-Bedampfungsvorrichtung mit mindestens einem um eine Symmetrieachse der Vorrichtung bewegten und mittels eines Planetenradgetriebes in Rotation versetzten, Substrathalter tragenden Kopfes.

~~ Vorrichtungen der eingangs genannten Art zum

Bedampfen von Substraten irgendwelcher Art, insbesondere von plattenförmigen Substratkörpern, sind bereits bekannt. Mit dem Planetenradantrieb

7521856 30.10.75

G 2619 - 2 -

wird eine kombinierte Kurvenbewegung, insbesondere Evolventenbewegung, der Substrate mit ihren zu bedampfenden Flächen und damit auch ein wechselnder Abstand der zu bedampfenden Flächen von der Bedampfung squelle bewirkt, wodurch eine gleichmäßige Beschichtung aller Substrate erzielt werden kann· Bei dieser Bewegung bleiben die Substrathalter immer mit ihrer gleichen Tragfläche auf die Verdampfungsquelle ausgerichtet· Die Rückseite der Substrathalter bleibt also unaus genutzt· Substrate, die auf beiden Seiten beschichtet werden sollen, können nicht in einem Arbeitsgang beschichtet werden, sondern müssen nach dem Beschichten der einen Seite auf den Substrathaltern umgesetzt werden· Dies bedeutet, daß bei den bekannten Vakuum-Bedampfung svorrichtungen die Durchsatzmenge an zu beschichtenden Substraten relativ gering ist·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vakuum-Bedampfung svorrichtungen so auszubilden, daß ihr Wirkungsgrad hinsichtlich der Durchsatzmenge an zu beschichtenden Substraten wesentlich erhöht wird.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vakuum-Bedampfungsvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die in an sich bekannter Weise flügelartigen Substrathalter in dem Rotationskopf zwangsbeweglich gelagert sind, so daß auch ihre Ausrichtung auf eine Verdampfer quelle veränderlich ist.

7521856 30.10.75

G 2619 - 3 -

Vorteilhafterweise können die Substrathalter Über ein einen diskontinuierlichen Antrieb bewirkendes Getriebe, beispielsweise ein Schaltwerk, Hemmwerk oder Grenzkraftgesperre, mit dem zugeordneten Rotationskopf antriebsmäßig verbunden sein. Dadurch wird bewirkt, daß der Wechsel der Ausrichtung der Substrathalter auf die Verdampfungsquelle nicht fortlaufend, sondern in Intervallen erfolgt und hierbei auch ein Wechsel zwischen ganz bestimmten Ausrichtungen erzielt wird.

Die Erfindung bringt den großen Vorteil, daß die Substrathalter nunmehr beidseitig mit Substraten besetzt werden können, wobei abwechselnd die eine oder die andere Seite der Substrathalter der Verdampfungsquelle zugekehrt werden; bei gleichzeitiger kontinuierlicher Bewegung der Substrathalter mit dem bereits eingangs erwähnten Zweck einer fortlaufenden Änderung des Abstandes der einzelnen Substrate von der Verdampfungsquelle zur Geviähr-Ieistung einer gleichmäßigen Beschichtung aller Substrate. Beidseitig zu beschichtende Substrate können bei einer erfindungsgemäß ausgebildeten Bedampfungsvorrichtung in Durchgangsöffnungen von Substrathaltern eingesetzt werden, so daß ihre beiden Seiten freiliegen und durch das abwechselnde Wenden der Substrathalter in einem einzigen Arbeitsvorgang beschichtet werden.

?5?1856 30.10.75

G 2619 - 4 -

Alle Substrathalter eines Rotationskopfes können zweckmäßig über Zahnritzel in Eingriff mit einem gemeinsamen Antriebszahnrad stehen, das konzentrisch auf dem Rotationskopf gelagert und mit ihm über ein Schaltwerk, Hemmwerk oder Grenzkraftgesperre antriebsmäßig gekoppelt ist. Das gemeinsame Antriebs zahnrad kann eine erste Anschlagkante aufweisen, die kraftschlüssig mit einem stationären, federbelasteten Grenzkraft-Gegenanschlag zusammenwirkt, und es kann eine zweite Anschlagkante aufweisen, mit welcher ein Gegenanschlag des Rotationskörpers über einen begrenzten Drehwinkel bere ich formschlüssig zusammenwirkt. Eine solche kombinierte Hemm- und Mitnehmer einrichtung, die wenig Lagerteile beansprucht, gewährleistet bei dem herrschenden Hochvakuum einen einwandfreien Wendebetrieb der Substrathalter. Dabei kann der federbelastete Grenzkraft-Gegenanschlag zweckmäßig in beiden Drehrichtungen des Rotationskopfes wirksam sein. Der wirksame Drehwinkel, über welchen der formschlüssige Gegenanschlag des Rotationskörpers wirksam ist, richtet sich nach der Form des verwendeten Substrathalters und beträgt bei einem plattenförmigen Substrathalter zweckmäßig 180°. Es können aber auch Substrathalter verwendet werden, die mehr als zwei gesonderte Auf spannflächen für Substrate aufweisen.

75?1"i5S 30.10.75

O 2619 - 5 -

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert·

Xm einzelnen zeigen: Fig.1 eine stark schematisierte Seiten

ansicht einer Vakuum-Bedampfungsvorrichtung;

Fig· 2 einen zentralen Querschnitt durch

einen Rotations kopf der Bedampfungsvorrichtung in gegenüber Fig· 1 vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 eine Seitenansicht des Rotations-

kopfes in Richtung des Pfeiles III in Fig. 2.

Die in Fig. 1 dargestellte Vakuum-Bedampfungsvorrichtung weist ein auf einer Grundplatte 10 angeordnetes glockenförmiges Gehäuse 11 auf, das eine Vakuumkammer 12 umschließt · Im Zentrum der Grundplatte 10 ist ein Verdampfer 13 angeordnet, dessen Aufbau hier nicht interessiert· Im oberen Teil der Vakuumkammer 12 ist auf Tragstützen 14 eine Montageplatte 15 angeordnet, an welcher eine in der Symmetrieachse A der Vorrichtung

.6

7521856 30.10.75

Ill) I

if

O 2619 - 6 ~

nach unten gerichtete Lagerachse 16 befestigt ist« Aiiif der Oberseite der Montageplatte 15 ist ein Schutzgehäuse 17 für einen elektrischen Antriebsmotor 16 angeordnet, der auf eine parallel zur Lageraohse 16 durch die Montageplatte 15 hindurch na oh unten ragende Antriebswelle 19 einwirkt· Dieser Motor kann auch außerhalb der Vakuumkammer angebracht werden und über eine Klauenkupplung auf die Antriebsachse 19 einwirken·

Auf der Lagerachse 16 ist ein Sonnenzahnrad 20 drehfest angeordnet· Unterhalb davon ist auf der Lageraohse 16 ein rotations symmetrisch er Lagerkörper 21 drehbar angeordnet, an welchem mehrere, über seinen Umfang gleichmäßig verteilte Tragarme 22 angreifen, die an ihrem freien Ende jeweils mit einem Rotationskopf 23 versehen sind. In Fig. 1 sind nur zwei Tragarme 22 und ist nur ein Rotationskopf 23 dargestellt· Jeder Rotationskopf trägt mehrere, über seinen Umfang gleichmäßig -verteilte, flügelartige Substrathalter 24. Beim dargestellten Aus führung sbeisp ie 1 ist jeder Substrathalter 24 auf beiden Seit ei. mit fünf kreis scheibenförmigen Substratkörpern 29 besetzt, die mit dem im Verdampfer 13 freigesetzten Material zu beschichten sind·

7521356 30.10.75

O 2619 - 7 -

Der Lagerteil 21 1st mit der Antriebswelle 19 des Elektromotors 18 über ein auf der Antriebswelle 19 befestigtes Zahnritzel 25» das In Eingriff mit einem auf dem Lagerteil befestigten Zahnrad 26 steht, antriebsmäßig gekoppelt. Der Antrieb der Rotationsköpfe 23 erfolgt jeweils über eine in dem Tragarm 22 gelagerte Antriebswelle 27» die ein Planetenrad 28 trägt, das in das stationäre Sonnenrad 20 eingreift.

Das Schnittbild der Fig· 2 zeigt den Aufbau eines Rotationskopfes 23· Er weist einen eigentlichen Kopfteil 30 auf, der einen Achs zapfen 31 mit übergeschobener Antriebshülse 32 besitzt· Die Antriebshülse ist über eine Gleitlagerbuchse 33 in einer im Endbereich des Tragarmes 22 ausgebildeten Lageröffnung drehbar gelagert· Die Antriebsbuchse 32 weist einen Flansch 34 auf, der einen Zahnkranz 35 trägt, In welchen ein auf der im Tragarm 22 gelagerten Welle 27 befestigtes Zahnritzel 36 eingreift.

Auf dem Achszapfen 31 des Kopfteiles 30 ist eine Schaltplatte 37 eines Wendegetriebes konzentrisch angeordnet und über eine Lagerbuchse 38 gegenüber dem Achszapfen 31 verdrehbar gelagert.

,.8

7521856 30.10.75

G 2619 - θ -

ί Die Substratträger 24 des Rotationskopfes 23» von denen

in Fig. 2 nur ein einziger teilweise dargestellt ist, sind Jeweils mit einem Lagerzapfen 39 versehen, der

[■ über zwei Gleitlagerbüchsen 40 und 41 im Kopfteil 30

[ drehbar gelagert ist. Der Kopfteil 30 ist mit einer

c Ringnut 42 versehen, welche die beiden Gleitlager-

stellen 40 und 41 voneinander trennt und in deren Bereich der Achszapfen 39 jedes Substrathalter 24

ι mit einem Zahnritzel 43 besetzt ist. Die Zahnritzel

; aller Sübstratträger 24 stehen in Eingriff mit einem

Zahnkranz 44 der Schaltplatte 37 des Wendegetriebes.

Das auf die Achszapfen 39 der Substratträger 24 einwirkende Wendegetriebe arbeitet nach Art eines Grenzkraftgesperres und weist zu diesem Zweck einen Grenzkraft-Gegenanschlag auf, der aus einer Rolle 45 besteht, deren Lagerteil 46 über eine Vorspannfeder am Tragarm 22 befestigt ist.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, wirkt die Rolle 45 mit einem auf der Schaltplatte 37 befestigten Anschlagkörper 48 zusammen.

Am rotierenden Kopfteil 30 des Rotationskopfes 23 ist außerdem ein aus den Zeichnungen nicht ersichtlicher

7521856 30.10.75

G 2619 - 9 -

Anschlag angeordnet, der über einen bestimmten Winkel bereich der Drehbewegung des Kopfteiles 30 als Mitnehmer auf die Schaltplatte 37 einwirkt, wie dies von Schaltgetrieben, beispielsweise Malteserschaltgetrieben, her bekannt ist. Der nicht dargestellte Mitnehmer ist beim Ausführungsbeispiel so angeordnet, daß er über einen Drehwinkel von 180° wirksam ist·

Durch den Elektromotor 18 wird über die Antriebswelle der Lagerteil 21 in Drehung versetzt, so daß alle Rotationsköpfe 23 der Vorrichtung um die Symmetrieachse A der Vorrichtung bewegt werden. Dabei wälzen sich die Planetenräder 28 der Antriebswellen 27 der einzelnen Rotationsköpfe 23 auf dem stationären Sonnenrad 20 ab und bewirken über das Zahnritzel 36 und den Zahnkranz eine Rotationsbewegung des Kopfteiles 30, in welchem die flügelartigen Substrathalter 24 gelagert sind. Dadurch werden die Substrathalter 24 wie Windmühlenflügel um die Rotationsachse R des Kopfteiles 30 bewegt, was eine zweite Bewegung der Substrathalter 24 gegenüber dem Verdampfer 2 der Vorrichtung bedeutet.

Die dritte Relativbewegung, die in einem Wenden der Substratträger 24 in Intervallen um jeweils 180° besteht, wird dadurch bewirkt, daß der Anschlag 48 der Schaltplatte 37 auf den über die Feder 47 mit dem Tragarm 22 verbundenen Oegenanschlag 45/46 trifft und die Schaltplatte 37 anhält. Nun wirkt die Schalt-

...10

75?1856 30.in.75

G 2619 - 10 -

platte 3? mit ihrem Zahnkranz 44 als Sonnenrad auf die in dem konstant rotierenden Kopfteil 30 gelagerten Planetenritzel 43· Die Abwälzbewegung der Planetenritzel 43 bewirkt eine Drehung der Substrathalter 24 um ihre Symmetrieachse S. Diese Drehbewegung wird nach einer halben Umdrehung dadurch unterbrochen, daß der erwähnte Mitnehmer anschlag des Kopf teile s 3o formschlüssig auf die Schaltplatte 37 trifft und die Schaltplatte 37 mitnimmt. Die Rolle 45 des im wesentlichen kraftsclilüssig mit der Schaltplatte gekoppelten Gegenanschlags wird dabei gegen die Kraft der Feder 47 von dem starr mit der Schaltplatte 37 verbundenen Anschlag 48 nach oben gedrückt, so daß der Anschlag 48 den Gegenanschlag 45/46 passieren kann. Der Gegenanschlag 45/46 wird aber wieder wirksam, wenn der erwähnte Mitnehmer die Schaltplatte 37 wieder freigibt, worauf dann der nächste Wendevorgang der Substrathalter 24 um jeweils eine halbe Umdrehung eingeleitet wird. Die Substrathalter 24 sind entweder auf beiden Seiten mit Substratkörpern 29 besetzt oder sie weisen Durchgangsöffnungen auf, in welche die Substratkörper so einsetzbar sind, daß sie nach beiden Seiten freiliegen und mittels des erwähnten Wendebetriebs der Substrathalter 24 im gleichen Arbeitsvorgang beidseitig beschichtet werden.

Für einfachere Anwendungsfälle kann auch ein einzelner Rotationskopf als sogenannter Aufdampfdom konzentrisch im glockenförmigen Gehäuse angeordnet werden.

...11

7521856 30.10.75

Claims (1)

1. G 2619 - 11 -

   Schutzansprüohe:

   1/· VakuiM-Bedampfungsvorrichtung mit mindestens einem, um eine Symmetrieachse der Vorrichtung bewegten und mittels eines Planetenradgetrlebes in Rotation versetzten, Substrathalter tragenden Kopfes, flflflrorch gekennzeichnet« daß die in an sich bekannter Weiss flügelartigen Substrathalter (24) in dem Rotationskopf (23) zwangsbeweglich gelagert sind·

   2. Vakuum-Bedampfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrathalter (24) über ein einen diskontinuierlichen Antrieb bewirkendes Getriebe, bespielsveise ein Schaltwerk, Hemmwerk oder Grenzkraftgesperre, mit dem zugeordneten Rotationskopf (23) antriebsmäßig verbunden sind·

   3· Vakuum-Bedampfungsvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Substrathalter (24) eines Rotationskopfes (23) über Zahnritzel (43) in Eingriff mit einem gemeinsamen Antriebszahnrad (Schaltplatte 37) stehen, das konzentrisch auf dem Rotationskopf (Lagerzapfen 31) gelagert und mit ihm über ein Schaltwerk, Hemmwerk oder Grenzkraftgesperre antriebemäßig gekoppelt ist.

   ...12

   7521856 30.10.75

   G 2619 - 12 -

   4. Vakuum-Bedampfungsvorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Antriebszahnrad einen ersten Anschlag (48) aufweist, der kraftschlüssig mit einem stationären, federbelasteten Grenzkraft-Gegenanschlag (45/46) zusammenwirkt, und

   daß das gemeinsame Antriebszahnrad (Schaltplatte T7) eine zweite Anschlagkante aufweist, mit welcher ein Mitnehmeranschlag des Rotations· kopfes über einan begrenzten Drehwinkelbereich formschlüssig zusammenwirkt.

   5. Vakuum-Bedampfungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der feder be la stete Grenzkraft-Gegenanschlag (45,46) in beiden Drehrichtungen des Rotationskopfes (23) wirksam

   ist.

   6« Vakuum-Bedampfungsvorrichtutig nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die flügelareigen Substrathalter (24) Durchgangsöffnungen zur Aufnahme der einzelnen Substratkörper (29) aufweisen.

   7521856 30.10.75